NO178079B - Fremgangsmåte ved bleking av dissolving-masse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte av den art som er angitt i krav l's ingress ved klorfri bleking av dissolvingmasse med ozon efter en tretrinns fremgangsmåte bestående av en oksygenbleking som er kombinert med en hydrogenperoksydbleking, i det følgende betegnet med "oksygenbleketrinnet", en ozonbleking (Z-trinn) og en peroksydbleking (P-trinn).

Fordi klor er en giftig og vanskelig kontrollerbar gass, og fordi klorholdige blekemldler produserer klorerte spill-vannsstoffer som i fremtiden ikke lengre vil bli tolerert, ble det for bleking av cellulose utviklet fremgangsmåter hvor det anvendes O2» H2O eller O3 i forskjellige kombina-sjoner og under forskjellige betingelser som miljøvennlige alternativer.

En fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art er kjent fra eksempel 24 (som reflekterer eksempel 10, 2 og 1) i US-PS 4 216 054. Her blekes Douglasfurucellulose med relativt dårlig resultat (hvithetsgrad 74,6).

CA-PS 11 03 409 beskriver en blekingsfremgangsmåte hvor det anvendes tre ozontrinn i serie og hvor den ozonholdige restgass fra 3. ozonblekingstrinnet føres inn i 1. ozonblekingstrinnet for å utnytte det resterende ozoninnhold. Restgassen fra 1. ozonblekingstrinnet anvendes ikke ytterligere.

Oppgaven for foreliggende oppfinnelse består i å forbedre fremgangsmåten av den innledningsvis angitte art slik at den kan gjennomføres på en rimeligere, miljøvennligere og energisparende måte.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen med fremgangsmåten som er særpreget ved det som er angitt i krav l's karak-teriserende del. Ytterligere trekk fremgår av kravene 2-7. Det ble overraskende funnet at det ved blekingsfremgangsmå-ten av den innledningsvis angitte art er mulig å velge fremgangsparametrene slik at restoksygenet i den brukte luft i Z-trinnet bringes fullstendig til reaksjon i oksygenbleketrinnet. Således muliggjøres tilbakeføringen av de kjemiske stoffer, og den ovenfor nevnte oppgave blir løst.

Ved valg av fremgangsparametre skal følgende tas i betrakt-ning!

I oksygenbleketrinnet må cellulosens kappa-tall nedsettes så meget at det i det følgende er tilstrekkelig med et eneste ozontrinn. Hvert ozontrinn må ikke bleke for sterkt fordi cellulosens kvalitet ellers reduseres. Ozonbehovet i 0-trinnet (Z-trinnet) reguleres ved temperaturinnstillingen i oksygenbleketrinnet slik at restgassens totale mengde kan anvendes i oksygenbleketrinnet. På grunn av den lave ozonbruk, kan temperaturen i Z-trinnet velges relativt høyt, slik at energibruken for kjøling og igjenoppvarmning av cellulosen kan holdes lav mellom trinnene. Aktiveringen via temperatur og NaOH-mengden i oksygenbleketrinnet velges slik at restgassens totale mengde fra 03-trinnet bringes her til reaksjon.

Oksygenbleketrinnet og Z-trinnet kan ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ut fra kjemikaliebalansen betraktes som en enhet. Z-trinnet kan kjøres som LC(low consistency)-trinn, dvs. under 4 vekt-56 ATS, eller som MC(mediumconsi-stency)-trinn, dvs. i et område på 5 - 20 vekt-# ATS, fortrinnsvis 7 - 15 % ATS, ifølge A 2494/89.

En annen mulighet er selvfølgelig da spesielt fordelaktig når også oksygenbleketrinnet og P-trinnet kjøres som MC-trinn, idet da naturligvis fortynningen før Z-trinnet og fortykningen før P-trinnet faller bort hhv. må gjennomføres i en vesentlig mindre utstrekning.

Det finnes forskjellige fremgangsmåteparametre som er egnet til å avstemme oksygenbehovet i oksygenbleketrinnet med rest-oksygeninnholdet i den brukte luft i Z-trinnet. Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen foretrekkes det imidlertid at temperaturen, NaOH-bruken og O^/IføC^-forholdet i oksygenbleketrinnet reguleres slik at oksygenforbruket ved konstant omsetning er i overensstemmelse med rest-oksygeninnholdet i den brukte luft i Z-trinnet.

Det ér hensiktsmessig at temperaturen i oksygenbleketrinnet er på 70 - 100°C, fortrinnsvis 75°C, når NaOH-konsentrasjonen i oksygenbleketrinnet er mellom 2,5-5 vekt-£, relativt cellulosen, atro bleket, og når konsentrasjonen av O2 i blandingen 03 - H2O2 i oksygenbleketrinnet er 50 - 100 vekt-56 og konsentrasjonen av H2O2 er 0 - 50 vekt-£.

Dessuten er det hensiktsmessig at Z-trinnet drives med en 02/03-blanding med maksimalt 10 vekt-# O3, og at temperaturen i Z-trinnet er på 40 - 70°C, fortrinnsvis 50 - 60°C.

Blekingsfølgen oksygenbleketrinnet - Z - P begynner med at den brukte luft fra Z-trinnet ledes inn i en blanding av cellulose, NaOH og H2O2.

På grunnlag av de innstilte fremgangsmåteparametre

oppnås 50% omsetning av den anvendte O2 med cellulosen. Således er det mulig å senke kappa-tallet hojs cellulosefibre. Kappa-tallet hos cellulosefibrene skal ligge maksimalt ved 2,0, fortrinnsvis ved 1,8 - 2,5, når den føres inn i Z-trinnet.

Ved dette kappa-tallet er det tilstrekkelig med et Z-trinn for cellulosefibre. Det er kjent at papircellulose derimot forbruker mye mer ozon. Kjøres Z-trinnet som LC-prosess, er 0,5 - 10 % O3 og O2 tilstrekkelig. Den lave 03-mengde muliggjør temperaturer mellom 50 - 60°C slik at temperaturen i forhold til det foregående trinn er uforandret og det oppstår intet energitap.

Såvel spillgass som spillvann bringes fullstendig til reaksjon.

P-trinnet som følger efter Z-trinnet, er likeledes tilpasset fortrinnets temperatur. Den forløper mellom 60 - 70"C og trenger mindre H2O2 enn vanlig.

De efterfølgende eksempler skal forklare oppfinnelsen nærmere.

EKSEMPEL 1

Sortert bøk-cellulosefibre, ubleket med et kappatall på 5,2, en viskositet på 24,5 mPas og en hvitnet Elrepho på 55,6, underkastes en tretrinns bleking.

1. Blekingstrinn (oksygenbleketrinn)

Råcellulosen med en konsentrasjon på 15 % og en temperatur på 75°C, ble bleket med natronlut i en mengde på

33 kg/t cellulose atro

(tilsvarende 366 1 NaOH-oppløsning med 90 g/l)

og blandet med

10,8 1 50% H202

og ført til en MC-pumpe (middelskonsistenspumpe). På trykksiden av MC-pumpen ble det via en fritte tilført 5,5 Nm<3> spillgass pr. t cellulose atro bleket til 03-trinnet som er komprimert til 7 bar. Ved en andel på ca. 95% O2 i gassen tilsvarer dette en 02-tilsetning på 7,5 kg O2 pr. t cellulose.

Massesuspensjonen ble derefter behandlet i en "High-Shear"-MC-mikser. I denne mikser ble det tilført ytterligere 5,5 Nm<3> spillgass fra Z-trinnet.

Denne blanding ble via et forreaksjonsrør med 3 min opphold ledet inn i et oppover-bleketårn som tillater en reaksjons-tid på 2 h 45 min.

Derefter ble cellulosen filtrert på to vakuumtrommelfiltre og en skruepresse fra den vedhengende avlut. Skruepressens filtrat (3,3 m<3>/t cellulose) ble i motstrøm sammen med ytterligere 3,3 m<3> ferskvann anvendt til vaskning via vaskerør på filtrene. Således kunne det organiske utslipp redusres til 3 kg OTS pr. t cellulose. Hvithetsgraden utgjorde 75,4 56, kappatallet 1,89, viskositeten 24,0 mPas.

2. Blekningstrinn (Z)

Efter skruepressen ble cellulosen efter Z-trinnet fortynnet

med vakuumtrommelfilterets returvann til en konsentrasjon på 2 56 og ved hjelp av svovelsyre justert til en pH på 3. I et ozon-blekingsanlegg av kjent konstruksjon (Waagner-Biro) ble oksygensuspensjonen på 2 56 stoff tetthet transportert i

kretsløp via en injektor. Via dette kretsløp ble det innført trinnvis 1,45 g ozon pr. kg cellulose. Oppholdsti-den i reaktoren var på 20 min, temperaturen 51"C.

Derefter ble cellulosen vasket igjen. Det sure filtrat ble brukt til avaskning av cellulosen før det siste filter.

Cellulosens analyseverdier:

Hvithetsgrad 78,3; kappatall 0,97; viskositet 22,0 mPas

3. Blekningstrinn (P)

Det 3. trinn foretas under tilsetning av 4 kg NaOH/t cellulose og 7 kg H202 (50 56) ved 65°C og 13 56 konsentrasjon ved en oppholdstid på 4 h.

Derefter ble det vasket på to vakuumtrommelfiltre. Før det andre filter ble det surgjort ved hjelp av Z-trinnets filtrat for å senke cellulosens askeinnhold til 0,06 56.

Ferdigstoffanalysene:

EKSEMPEL 2 OG 3

I laboratorium ble det drevet et kontinuerlig forsøksap-paratur til 03-bleking, idet 03-holdig oksygen ble innført i en 2 56 cellulosesuspensjon via en injektor. Spillgassen ble oppsamlet i en trykkbeholder, komprimert ved innpressing av vann og anvendt i en rørt laboratorieautoklav for de diskontinuerlige forsøk i det 1. blekingstrinn (oksygenbleketrinnet ).

Det 3. blekingstrinn (P) ble likeledes gjennomført diskonti-nuerlig.

EKSEMPEL 4

Cellulose Ifølge 1. blekingstrinn i eksempel 1 ble tatt ut og bearbeidet videre i laboratorium.

(Hvitnet 75,4 %, kappatall 1,89, viskositet 24,0 mPas)

Dette ble presset til 20 % konsentrasjon og fortynnet med fortynnet svovelsyre til 11 % konsentrasjon, slik at pH-verdien var 2,9.

I en "High-Saher"-mikser ble denne cellulosesuspensjon fluidisert, og komprimert 03-holdig oksygen ble presset inn.

Blandingstiden var på 15 s, reaksjonstiden 180 s, 03-trykket 5,1 bar, temperaturen 50° C.

Den spesifikke 03-dosering lå ved 1,50 g 03/kg cellulose atro bleket, og 03-forbruket ved 1,40 g.

Analysedataene hos den således oppnådde cellulose var:

Denne cellulose ble underkastet en laboratoriumsbleking (P-trinn):

Ferdigstoffdata:

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved klorfri bleking av dissolvingmasse, omfattende trinnene: (a) ~ i et OP-trinn underkaste massen alkalisk oksygenbleking i nærvær av hydrogenperoksyd, filtrere den alkalisk oksygen-peroksydblekede masse fra filtra-tet, hvilken alkalisk oksygen-peroksydblekede masse har et kappa-tall ikke overstigende 3,0, (b) i et Z-trinn, underkaste den alkalisk oksygen-peroksydblekede masse fra trinn (a) for kun én ozonbleking og utvinne en Z-trinn bleket masse, en avgass inneholdende restoksygen og et avvann med en pH mindre enn 3, (c) underkaste den Z-trinn-blekede masse for peroksydbleking i et P-trinn og utvinne en ferdig-bleket masse derfra, karakterisert ved(d) innmate avgassen fra Z-trinnet i trinn (b) direkte til bleketrinnet i trinn (a) for fullt ut å omsette restoksygenet deri, og (e) selektivt innmate awannet utvunnet fra Z-trinnet i trinn (b) som et fortynningsmiddel til den alkalisk oksygen-peroksydblekede masse før trinn (b) og til den peroksydblekede masse etter P-trinnsblekingen i trinn (c) for av-asking av den peroksydblekede masse.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved ved at temperaturen, NaOH-doseringen og C^/Hgf^-forholdet i det alkaliske oksygenbleketrinn i trinn (a) reguleres slik at oksygenforbruket ved konstant omsetning er avstemt med rest-oksygeninnholdet i Z-trinnets utblåsningsluft.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at temperaturen i oksygenbleketrinnet er 70-100°C, fortrinnsvis 75°C.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at NaOH-konsentrasjonen i oksygenbleketrinnet ligger mellom 2,5-5 vekt-56, beregnet på cellulosen, atro-bleket.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at konsentrasjonen av C<2 i oksygenbleketrinnets C^/HgC^-blanding utgjør 50-100 vekt-56, og konsentrasjonen av B^Og utgjør 0-50 vekt-#.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at Z-trinnet utføres med en 02/03-blanding med maksimalt 10 vekt-56 O3.

7. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1 til 6, karakterisert ved at temperaturen i Z-trinnet er 40-70,,C, fortrinnsvis 50-60'C.