NO300929B1 - Process for bleaching lignocellulosic materials - Google Patents
Process for bleaching lignocellulosic materials Download PDFInfo
- Publication number
- NO300929B1 NO300929B1 NO920217A NO920217A NO300929B1 NO 300929 B1 NO300929 B1 NO 300929B1 NO 920217 A NO920217 A NO 920217A NO 920217 A NO920217 A NO 920217A NO 300929 B1 NO300929 B1 NO 300929B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pulp
- mass
- ozone
- delignification
- consistency
- Prior art date
Links
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 title claims abstract description 132
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 348
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 141
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 title claims description 25
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 73
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 claims abstract description 47
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 231
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 134
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 134
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 134
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 97
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical group O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 86
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 71
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 69
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 claims description 43
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 claims description 43
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 33
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 33
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 32
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 30
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 claims description 30
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 22
- 239000011122 softwood Substances 0.000 claims description 19
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 17
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 16
- 241000218631 Coniferophyta Species 0.000 claims description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical group OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 10
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 10
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 238000005282 brightening Methods 0.000 claims description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 7
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 5
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N N,N-bis{2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl}glycine Chemical group OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(=O)O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 4
- MAYPHUUCLRDEAZ-UHFFFAOYSA-N chlorine peroxide Inorganic materials ClOOCl MAYPHUUCLRDEAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 3
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000004537 pulping Methods 0.000 abstract description 44
- 239000002023 wood Substances 0.000 abstract description 30
- 238000012216 screening Methods 0.000 abstract description 5
- 230000029087 digestion Effects 0.000 abstract description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 62
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 27
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 21
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 16
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 14
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 14
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 8
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 8
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 7
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 7
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 5
- 235000005018 Pinus echinata Nutrition 0.000 description 4
- 241001236219 Pinus echinata Species 0.000 description 4
- 235000017339 Pinus palustris Nutrition 0.000 description 4
- 235000008566 Pinus taeda Nutrition 0.000 description 4
- 241000218679 Pinus taeda Species 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 2
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 2
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 2
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 2
- 239000003265 pulping liquor Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000183024 Populus tremula Species 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000012042 active reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000009920 chelation Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- GOYYUYNOGNSLTE-UHFFFAOYSA-N copper;2-azanidylethylazanide Chemical compound [Cu+2].[NH-]CC[NH-].[NH-]CC[NH-] GOYYUYNOGNSLTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000005446 dissolved organic matter Substances 0.000 description 1
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000004710 electron pair approximation Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 244000144992 flock Species 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910001504 inorganic chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229960003330 pentetic acid Drugs 0.000 description 1
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N peroxyacetic acid Substances CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- ODLMAHJVESYWTB-UHFFFAOYSA-N propylbenzene Chemical group CCCC1=CC=CC=C1 ODLMAHJVESYWTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/1057—Multistage, with compounds cited in more than one sub-group D21C9/10, D21C9/12, D21C9/16
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/147—Bleaching ; Apparatus therefor with oxygen or its allotropic modifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/147—Bleaching ; Apparatus therefor with oxygen or its allotropic modifications
- D21C9/153—Bleaching ; Apparatus therefor with oxygen or its allotropic modifications with ozone
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Paper (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
- Detergent Compositions (AREA)
Abstract
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny fremgangsmåte for bleking av lignocellulosematerialer som ikke krever anvendelse av elementær klor og som danner en masse med akseptabel styrke. Anvendelse av denne fremgangsmåten reduserer også mengden av miljømessige forurensninger. The present invention relates to a new method for bleaching lignocellulosic materials which does not require the use of elemental chlorine and which forms a mass of acceptable strength. Application of this method also reduces the amount of environmental pollution.
Tre består av to hovedkomponenter, en fibrøs karbohydrat, dvs. en celluloseholdig del og en ikke-fibrøs komponent. De polymere kjedene som danner den fibrøse celluloseholdige delen av treet er oppstilt i forhold til hverandre og danner sterke assosierte bindinger med ved siden av liggende kjeder. Den ikke-fibrøse delen av treet omfatter et tredimensjonalt polymerisk materiale dannet hovedsakelig av fenylpropan-enheter, kjent som lignin. En del av ligninet er mellom de celluloseholdige fibrene, binder disse til en fast masse, til tross for at en vesentlig del av ligninet også er fordelt mellom selve fibrene. Wood consists of two main components, a fibrous carbohydrate, i.e. a cellulosic part and a non-fibrous component. The polymeric chains that form the fibrous cellulosic part of the wood are aligned in relation to each other and form strong associated bonds with adjacent chains. The non-fibrous part of the wood comprises a three-dimensional polymeric material formed mainly of phenylpropane units, known as lignin. Part of the lignin is between the cellulose-containing fibres, binding these into a solid mass, despite the fact that a significant part of the lignin is also distributed between the fibers themselves.
For anvendelse i papirfremstillingsprosesser må treet først bli redusert til masse. Masse kan bli definert som trefibre som kan bli oppslemmet eller suspendert og deretter avsatt på en skjerm for å danne et ark, f.eks. av papir. Fremgangsmåtene anvendt for å oppnå massetilvirkingstrinnet innbefatter vanligvis enten fysisk eller kjemisk behandling av treet, eller en kombinasjon av disse to behandlingene, for å endre treets kjemiske form og for å gi det resulterende produktet de ønskede egenskapene. Det eksisterer derfor to hovedtyper av massetilvirkningsteknikker, dvs. mekanisk massetilvirking og kjemisk massetilvirking. I mekanisk massetilvirking blir treet fysisk separert i individuelle fibre. I kjemisk massetilvirkning blir treflisene spaltet med kjemiske oppløsninger for å oppløse en del av ligninet og dermed muliggjøre fjerning derav. De vanlig anvendte kjemiske massetilvirkningsprosessene blir grovt sett klassi-fisert som: (1) soda-prosessen, (2) sulfitt-prosessen og (3) Kraft-prosessen, idet den sistnevnte prosessen er den som vanligvis blir anvendt og som kan bli utsatt for velkjente modifikasjoner som beskrevet nedenfor. For use in papermaking processes, the wood must first be reduced to pulp. Pulp can be defined as wood fibers that can be slurried or suspended and then deposited on a screen to form a sheet, e.g. of paper. The procedures used to achieve the pulping step usually involve either physical or chemical treatment of the wood, or a combination of these two treatments, to change the chemical form of the wood and to give the resulting product the desired properties. There are therefore two main types of pulping techniques, i.e. mechanical pulping and chemical pulping. In mechanical pulping, the wood is physically separated into individual fibers. In chemical pulping, the wood chips are split with chemical solutions to dissolve part of the lignin and thus enable its removal. The commonly used chemical pulping processes are roughly classified as: (1) the soda process, (2) the sulphite process and (3) the Kraft process, the latter process being the one that is usually used and which can be subjected to well-known modifications as described below.
Soda-prosessen er velkjent innenfor dette fagområdet. Den anvender natriumhydroksid (NaOH) som aktivt reagens for å bryte ned ligninet og for å assistere ved fjerning derav. Sulfitt-prosessen er også velkjent innenfor fagområdet (se f.eks. Handbook For Pulp & Paper Technologists- Kap. 6: Sulfite Pulping (TAPPI, USA). The soda process is well known in this field. It uses sodium hydroxide (NaOH) as an active reagent to break down the lignin and assist in its removal. The sulphite process is also well known in the field (see e.g. Handbook For Pulp & Paper Technologists - Chap. 6: Sulphite Pulping (TAPPI, USA).
Kraft-prosessen sammen med dennes mange variasjoner er den viktigste kjemiske prosessen som blir anvendt for fremstilling av papir. Kraft-prosessen som beskrevet i Handbook For Pulp and Paper Technologists - Kap. 7: Kraft Pulping (TAPPI, USA), omfatter spaltning av treflisene i en vandig oppløsning av natriumhydroksid (NaOH) og natriumsulfid (Na2S). Denne prosessen er meget effektiv når det gjelder massetilvirking av selv vanskelig treverk såsom southern nåletre, samt de andre enklere massetilvirkede artene av tre såsom northern løv-ved og nåletre. Kraft-prosessen produserer generelt en masse med relativ høy styrke på grunn av at anvendelse derav resulterer i et redusert angrep på cellulose-komponenten av treet. The Kraft process, together with its many variations, is the most important chemical process used for the production of paper. The Kraft process as described in the Handbook For Pulp and Paper Technologists - Chap. 7: Kraft Pulping (TAPPI, USA), involves splitting the wood chips in an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH) and sodium sulphide (Na2S). This process is very effective when it comes to pulping even difficult woods such as southern softwood, as well as the other more easily pulped species of wood such as northern hardwood and softwood. The Kraft process generally produces a relatively high strength pulp due to the fact that its application results in reduced attack on the cellulose component of the wood.
De modifiserte Kraft-teknikkene kan resultere i selv mindre degradering av den polymere strukturen til de celluloseholdige fibrene iløpet av masse-tilvirkingen og derfor blir styrketapet i det resulterende papirproduktet redusert sammenlignet med den som oppstår med den standard Kraft-prosessen. En modifisert Kraft-massetilvirkingsprosess er kjent som "utvidet delignifikasjon", som er en vid betegnelse som blir anvendt innenfor fagområdet for å omfatte en varietet av de modifiserte Kraft-teknikkene, såsom tilsetning av kjemikalier for massetilvirkning i en spesifikk definert rekkefølge, eller ved forskjellige beliggenheter innenfor spaltningsapparaturen, eller ved forskjellige tidsperioder, eller med en fjerning og reinjeksjon av avkjølingslut i en foreskrevet rekkefølge, for mer effektivt å fjerne en større mengde av lignin, idet graden av massetilvirkningslutens kjemiske angrep på de celluloseholdige fibrene reduseres. En annen modifikasjon av Kraft-prosessen er Kraft-AQ prosessen, hvori en liten mengde av antrakdnon blir tilsatt til Kraft-massetilvirkningsluten for å aksellerere delignifikasjonen med begrensning av angrepet på de celluloseholdige fibrene som treet består av. The modified Kraft techniques can result in even less degradation of the polymeric structure of the cellulosic fibers during pulping and therefore the strength loss in the resulting paper product is reduced compared to that which occurs with the standard Kraft process. A modified Kraft pulping process is known as "extended delignification", which is a broad term used in the art to encompass a variety of the modified Kraft techniques, such as the addition of pulping chemicals in a specifically defined order, or at different locations within the splitting apparatus, or at different time periods, or with a removal and re-injection of cooling liquor in a prescribed sequence, to more effectively remove a greater amount of lignin, reducing the degree of pulping liquor's chemical attack on the cellulosic fibers. Another modification of the Kraft process is the Kraft-AQ process, in which a small amount of anthracdone is added to the Kraft pulping liquor to accelerate delignification while limiting the attack on the cellulosic fibers of which the wood is composed.
Forskjellige ytterligere utvidete delignifikasjonsteknikker er kjent innenfor fagområdet og omfatter Kamyr Modified Continuous Cooking (MCC) som beskrevet av V.A. Kortelainen og E.A. Backlund i TAPPI, bind 68 (11), 70 (1985); Beloit Rapid Displacement Heating (RDH) som rapportert av R.S. Grant i TAPPI, bind 66 (3), 120 (1983); og Sunds Cold Blow Cooking som rapportert av B. Pettersson og B. Ernerfeldt i Pulp and Paper, bind 59 (11), 90 (1985). Various further extended delignification techniques are known in the art and include Kamyr Modified Continuous Cooking (MCC) as described by V.A. Kortelainen and E.A. Backlund in TAPPI, volumes 68 (11), 70 (1985); Beloit Rapid Displacement Heating (RDH) as reported by R.S. Grant in TAPPI, Vol 66 (3), 120 (1983); and Sund's Cold Blow Cooking as reported by B. Pettersson and B. Ernerfeldt in Pulp and Paper, Vol. 59 (11), 90 (1985).
Spaltning av treet ved en Kraft eller modifisert Kraft prosess, resulterer i dannelsen av en mørkfarget oppslemning av celluloseholdige fibre kjent som "brunmasse". Den mørke fargen på brunmassen skyldes det faktumet at ikke all lignin er blitt fjernet iløpet av spaltningen og er blitt kjemisk modifisert i massetilvirkingen for dannelsen av promofore grupper. For å lysgjøre fargen til brunmassen, dvs. å gjøre den egnet for anvendelse som trykking og skriving og andre anvendelser av hvitt papir, er det nødvendig å fortsette fjerningen av gjenværende lignin ved tilsetning av det lignifiserende materialet og ved kjemisk omdanning av eventuelt gjenværende lignin til fargeløse forbindelser ved en fremgangsmåte kjent som "bleking" eller "lysgjøring". Cleavage of the wood by a Kraft or modified Kraft process results in the formation of a dark colored slurry of cellulosic fibers known as "brown pulp". The dark color of the brown pulp is due to the fact that not all lignin has been removed during the cleavage and has been chemically modified in the pulp production for the formation of promophore groups. In order to lighten the color of the brown pulp, i.e. to make it suitable for use as printing and writing and other uses of white paper, it is necessary to continue the removal of residual lignin by adding the lignifying material and by chemically converting any remaining lignin into colorless compounds by a process known as "bleaching" or "brightening".
Før bleking av massen blir det spaltede materialet hensiktsmessig overført til en separat blæretank etter at de kjemiske behandlingene som er involvert i massetilvirkningsprosessen er fullført. I blåsetanken blir trykket utviklet iløpet av den første kjemiske behandlingen av det lignocelluloseholdige materialet lettet og massematerialet blir separert til en fibrøs masse. Den resulterende fibrøse massen blir deretter utsatt for en serie vasketrinn for å fjerne kombinasjonen av eventuelle gjenværende kjemikalier og oppløselige materialer (såsom lignin) som ble separert fra de fibrøse materialene i massetilvirkningsprosessen. Massen gjennomgår også ofte en eller flere utskillingstrinn konstruert for å separere de større delene av udefinert tre for spesialbearbeiding (gjenoppkoking, mekanisk maling osv.). Prior to bleaching the pulp, the split material is conveniently transferred to a separate bladder tank after the chemical treatments involved in the pulping process have been completed. In the blowing tank, the pressure developed during the first chemical treatment of the lignocellulosic material is relieved and the pulp material is separated into a fibrous mass. The resulting fibrous pulp is then subjected to a series of washing steps to remove the combination of any residual chemicals and soluble materials (such as lignin) that were separated from the fibrous materials in the pulping process. The pulp also often undergoes one or more separation steps designed to separate the larger parts of undefined wood for special processing (reboiling, mechanical grinding, etc.).
Resten oppnådd fra vaskeprosessen, vanligvis betegnet som svartlut, blir oppsamlet, konsentrert og deretter forbrent på en miljømessig trygg måte i en isolerkoker. Teknikken for oppsamling, konsentrering og brenning av svartlut er konvensjonell og velkjent innenfor fagområdet. The residue obtained from the washing process, usually referred to as black liquor, is collected, concentrated and then incinerated in an environmentally safe way in an insulating boiler. The technique for collecting, concentrating and burning black liquor is conventional and well known within the field.
Delignifikasjons- og blekeprosessene blir utført på den vaskede fibrøse massen i en serie av trinn ved anvendelse av valgte kombinasjoner av kjemiske reaktanter. Ifølge tidligere teknikk er forskjellige kombinasjoner av kjemiske behandlinger blitt foreslått. Individuelle behandlingstrinn er videre blitt omarrangert i et nesten ubegrenset antall kombinasjoner og permutasjoner. For derfor å forenkle forklaringen av de forskjellige blekeprosessene og systemene blir bokstavkoder hensiktsmessig anvendt i kombinasjon for å beskrive de bestemte kjemiske reaktantene som blir anvendt og rekkefølgen av trinnene i prosessen. The delignification and bleaching processes are carried out on the washed fibrous pulp in a series of steps using selected combinations of chemical reactants. According to the prior art, various combinations of chemical treatments have been proposed. Individual treatment steps have further been rearranged in an almost unlimited number of combinations and permutations. Therefore, to simplify the explanation of the various bleaching processes and systems, letter codes are appropriately used in combination to describe the particular chemical reactants that are used and the order of the steps in the process.
Bokstavkodene som vil bli anvendt nedenfor hvor dette er hensiktsmessig er som følger: C = Kloring - Reaksjon med elementærklor i surt The letter codes that will be used below where appropriate are as follows: C = Chlorination - Reaction with elemental chlorine in acid
medium. medium.
E = Alkalisk - Oppløsning av reaksjonsprodukter E = Alkaline - Dissolution of reaction products
ekstraksjon med NaOH. extraction with NaOH.
E0 = Oksidativ - Oppløsning av reaksjonsproduktene alkalisk med NaOH og oksygen. E0 = Oxidative - Dissolution of the reaction products alkaline with NaOH and oxygen.
ekstraksjon extraction
D = Klor - Reaksjon med CIO2 i surt medium D = Chlorine - Reaction with CIO2 in acidic medium
dioksid dioxide
P = peroksid - Reaksjon med peroksider i P = peroxide - Reaction with peroxides i
alkalisk medium. alkaline medium.
0 = oksygen - Reaksjon med elementær oksygen i 0 = oxygen - Reaction with elemental oxygen i
alkalisk medium. alkaline medium.
0m = modifisert - Jevn alkalibehandling av masse oksygen med lav til medium konsistens etterfulgt av omsetning av masse med høy konsistens med oksygen. 0m = modified - Even alkali treatment of pulp oxygen with low to medium consistency followed by reaction of pulp with high consistency with oxygen.
Z = ozon - Reaksjon med ozon. Z = ozone - Reaction with ozone.
Zm = modifisert - Jevn reaksjon med ozon. Zm = modified - Smooth reaction with ozone.
ozon ozone
C/D = - Sammenblandinger av klor og C/D = - Mixtures of chlorine and
klordioksid. chlorine dioxide.
H = Hypoklorit - Reaksjon med hypoklorit i en alkalisk oppløsning. H = Hypochlorite - Reaction with hypochlorite in an alkaline solution.
Det har vært vanlig i mange år å delignifisere og bleke tremasse ved anvendelse av elementær klor. Eksempler på bleking av lignocelluloseholdige tremasser er fremgangsmåtene beskrevet i f.eks. US patent nr. 1.957.937 til Campbell et al., 2.975.169 til Cranford et al., og 3.462.344 til Kindron et al.; og Handbook for Pulp and Paper Technologists - Kap. 11: Bleaching (Jll.3) (TAPPI, USA). It has been common for many years to delignify and bleach wood using elemental chlorine. Examples of bleaching of lignocellulose-containing wood pulps are the methods described in e.g. US Patent Nos. 1,957,937 to Campbell et al., 2,975,169 to Cranford et al., and 3,462,344 to Kindron et al.; and Handbook for Pulp and Paper Technologists - Chap. 11: Bleaching (Jll.3) (TAPPI, USA).
Til tross for at elementær klor har vist seg å være et effektivt blekemiddel er det vanskelig å håndtere og potensi-elt skadelig for både møllepersonale og utstyret. Utløp fra klor-blekeprosesser inneholder store mengder av klorider produsert som biprodukter ved disse fremgangsmåtene. Disse kloridene korroderer lett bearbeidningsutstyret og krever derfor anvendelse av dyre materialer for konstruksjon av slike møller. Dannelse av klorider inne i møllen utelukker resirkulering av vaskefiltratet etter et kloringstrinn i et lukket driftssystem uten anvendelse av isoleringssystemer som krever omfattende, og derfor dyre, modifikasjoner. I tillegg har bekymring om potensielle miljøvirkninger av klorerte organiske stoffer i utløpene som U.S. Environmental Protection Agency antar å være toksiske for mennesker og dyr, har forårsaket betraktelige forandringer i regjeringskravene og muliggjør at blekemøller som omfatter standarder som kan være umulige for å oppfylle den konvensjonelle bleke- eller forurensnings-kontrollteknologien. Despite the fact that elemental chlorine has proven to be an effective bleaching agent, it is difficult to handle and potentially harmful to both mill personnel and equipment. Effluents from chlorine bleaching processes contain large amounts of chlorides produced as by-products of these processes. These chlorides easily corrode the processing equipment and therefore require the use of expensive materials for the construction of such mills. Formation of chlorides inside the mill precludes recycling the wash filtrate after a chlorination step in a closed operating system without the use of isolation systems that require extensive, and therefore expensive, modifications. In addition, concerns about the potential environmental effects of chlorinated organics in the effluents that the U.S. The Environmental Protection Agency assumes to be toxic to humans and animals, has caused significant changes in government requirements and allows bleach mills to meet standards that may be impossible to meet with conventional bleaching or pollution control technology.
For å unngå disse ulempene har papirindustrien forsøkt å redusere eller eliminere anvendelsen av elementær klor og klor-inneholdende forbindelser fra fler-trinns blekeprosesser for ligno-celluloseholdige masser. Det som vanskeliggjør disse forsøkene er kravet om høy grad av masse med lyshet som er nødvendig for mange av anvendelsene som slike masser skal bli anvendt for. To avoid these disadvantages, the paper industry has attempted to reduce or eliminate the use of elemental chlorine and chlorine-containing compounds from multi-stage bleaching processes for ligno-cellulosic pulps. What makes these experiments difficult is the requirement for a high degree of pulp with lightness, which is necessary for many of the applications for which such pulps are to be used.
I denne sammenheng er det blitt gjort forsøk på å utvikle en blekeprosess der klor-inneholdende midler er f.eks. erstattet av oksygen for å bleke massen. Anvendelse av oksygen muliggjør resirkulering av utløpet fra dette trinnet for isolering og muliggjør en vesentlig reduksjon i mengden av elementær klor som blir anvendt. En mengde fremgangsmåte for bleking og delignifisering av masse med oksygen er blitt foreslått, såsom Richter U.S. Pat. 1.860.432, Grangaard et al. U.S. Pats. 2.926.114 og 3.024.158, Gaschke et al. U.S. Pat. 3.251.730, Rerolle et al. U.S. Pat. 3.423.282, Farley U.S. Pat. 3.661.699, Kooi U.S. Pat. 4.619.733, og P. Christensen i "Bleaching of Sulphate Pulps with Hydrogen Peroxide", Norsk Skogindustri, 268-271 (1973). Forbehand-linger av masse før oksygen delignifikasjon er foreslått av U.S. Pat. Nr. 4.806.203 til Elton. In this context, attempts have been made to develop a bleaching process where chlorine-containing agents are e.g. replaced by oxygen to bleach the pulp. The use of oxygen enables recycling of the effluent from this stage for isolation and enables a significant reduction in the amount of elemental chlorine used. A number of methods for bleaching and delignifying pulp with oxygen have been proposed, such as Richter U.S. Pat. Pat. 1,860,432, Grangaard et al. U.S. Pats. 2,926,114 and 3,024,158, Gaschke et al. U.S. Pat. 3,251,730, Rerolle et al. U.S. Pat. 3,423,282, Farley U.S. Pat. 3,661,699, Kooi U.S. Pat. 4,619,733, and P. Christensen in "Bleaching of Sulphate Pulps with Hydrogen Peroxide", Norsk Skogindustri, 268-271 (1973). Pretreatments of pulp prior to oxygen delignification have been proposed by U.S. Pat. Pat. No. 4,806,203 to Elton.
Anvendelse av oksygen er derimot ikke en fullstendig tilfredsstillende løsning på problemene som oppstår med elementær klor. Oksygen er ikke et like selektivt delignifiser-ingsmiddel som elementær klor, og K nr. av massen, ved anvendelse av konvensjonelle oksygen-delignifikasjonsmetoder, kan bare bli redusert i en begrenset mengde før det er en disproporsjon, dvs. uakseptabelt angrep på de celluloseholdige fibrene. Etter oksygen-delignifikasjonen er gjenværende lignin før vanligvis blitt fjernet ved klorblekingsmetoden for å oppnå en fullstendig bleket masse, men ved anvendelse av meget reduserte mengder klor. Men selv ved slike reduserte klorkonsentrasjoner vil korroderende klorider fort oppnå uakseptable konsentrasjonsnivåer i en lukket sirkel-drift. The use of oxygen, on the other hand, is not a completely satisfactory solution to the problems that arise with elemental chlorine. Oxygen is not as selective a delignifier as elemental chlorine, and the K No. of the pulp, using conventional oxygen delignification methods, can only be reduced by a limited amount before there is a disproportion, i.e., unacceptable attack on the cellulosic fibers . After the oxygen delignification, residual lignin has previously usually been removed by the chlorine bleaching method to obtain a fully bleached pulp, but using very reduced amounts of chlorine. But even with such reduced chlorine concentrations, corrosive chlorides will quickly reach unacceptable concentration levels in a closed-loop operation.
For å unngå anvendelsen av klorblekemidler er fjerning av slikt gjenværende lignin ved anvendelse av ozon ved bleking av kjemisk masse tidligere blitt forsøkt. Til tross for at ozon opprinnelig kan se ut til å være et ideelt materiale for bleking av lignocelluloseholdige materialer, har de eksepsjo-nelle oksidative egenskapene til ozon og dets relative høye pris opp til nå begrenset utviklingen av tilfredsstillende ozon-blekeprosesser for lignocelluloseholdige materialer, spesielt southern nåletre. Ozon vil lett reagere med lignin for å effektivt redusere K nr., men det vil også, under de fleste tilstandene, aggressivt angripe karbohydratet som omfatter de celluloseholdige fibrene og vesentlig redusere styrken av den resulterende massen. Ozon er likeledes ekstremt følsomt overfor prosessbetingelser såsom pH med hensyn på dets oksidative og kjemiske stabilitet, og slike forandringer kan betraktelig endre reaktiviteten til ozon med hensyn på de lignocelluloseholdige materialene. In order to avoid the use of chlorine bleaches, the removal of such remaining lignin by the use of ozone in the bleaching of chemical pulp has previously been attempted. Although ozone may initially appear to be an ideal material for bleaching lignocellulosic materials, the exceptional oxidative properties of ozone and its relatively high cost have until now limited the development of satisfactory ozone bleaching processes for lignocellulosic materials, especially southern conifer. Ozone will readily react with lignin to effectively reduce the K no., but it will also, under most conditions, aggressively attack the carbohydrate comprising the cellulosic fibers and substantially reduce the strength of the resulting pulp. Ozone is likewise extremely sensitive to process conditions such as pH with respect to its oxidative and chemical stability, and such changes can considerably change the reactivity of ozone with respect to the lignocellulosic materials.
Siden rundt århundreskiftet, når de delignifiserende evnene til ozon først ble oppdaget, er det blitt utført vesentlig og kontinuerlig arbeid av mange personer innenfor dette området for å utvikle en kommersielt egnet fremgangsmåte ved anvendelse av ozon i bleking av lignocelluloseholdige. materialer. Mangfoldige artikler og patenter er blitt utstedt innenfor dette området og det har vært rapporter på forsøk på å utføre ozonbleking på en ikke-kommersielt pilotskala-basis. F.eks. beskriver U.S. pat. 2.466.633 til Brabender et al. en blekeprosess der ozon blir sendt gjennom en masse som har et fukt-innhold (justert til en ovntørr konsistens) på mellom 25 og 55$ og en pH justert til området 4 til 7. Since around the turn of the century, when the delignifying abilities of ozone were first discovered, substantial and continuous work has been done by many people in this field to develop a commercially viable process using ozone in the bleaching of lignocellulosic materials. materials. Numerous articles and patents have been issued in this area and there have been reports of attempts to carry out ozone bleaching on a non-commercial pilot scale basis. E.g. describes the U.S. pat. 2,466,633 to Brabender et al. a bleaching process where ozone is sent through a mass that has a moisture content (adjusted to an oven-dry consistency) of between 25 and 55$ and a pH adjusted to the range 4 to 7.
Andre ikke-klor blekesekvenser er beskrevet av S. Rothenberg, D. Robinson & D. Johnsonbaugh, "Bleaching of Oxygen Pulps with Ozone", Tappi, 182-185 (1975) - Z, ZEZ, ZP og ZPa(Pa-peroksyacetic acid); og N. Soteland, "Bleaching of Chemical Pulps With Oxygen and Ozone", Pulp and Paper Magazine of Canada; T153-58 (1974) - OZEP, OP og ZP. Other non-chlorine bleaching sequences are described by S. Rothenberg, D. Robinson & D. Johnsonbaugh, "Bleaching of Oxygen Pulps with Ozone", Tappi, 182-185 (1975) - Z, ZEZ, ZP and ZPa(Pa-peroxyacetic acid ); and N. Soteland, "Bleaching of Chemical Pulps With Oxygen and Ozone", Pulp and Paper Magazine of Canada; T153-58 (1974) - OZEP, OP and ZP.
U.S. pat. nr. 4.196.043 til Singh beskriver også en fler-trinns blekefremgangsmåte som også prøver å unngå anvendelsen av klorforbindelser, og omfatter eksempler spesifikt rettet på løv-ved. Det er velkjent for fagfolk at løv-ved er lettere å bleke enn de fleste nåltrær. Denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved fra et til tre ozonbleketrinn og en sluttbehandling med alkalisk hydrogenperoksid, der hvert trinn er separert av en alkalisk ekstraksjon. En slik sekvens kan bli beskrevet i den forkortede nomenklaturen til papirindustrien som ZEZEP. Ifølge denne fremgangsmåten blir utløpet fra hvert behandlingstrinn oppsamlet og resirkulert for anvendelse i blekeoperasjoner, fortrinnsvis ved et tidligere trinn enn det som det blir oppnådd fra. Dette patentet tilveiebringer også en såkalt motstrøms-utløpsstrøm-ning. U.S. pat. No. 4,196,043 to Singh also describes a multi-step bleaching process that also attempts to avoid the use of chlorine compounds, and includes examples specifically directed at hardwoods. It is well known to professionals that hardwood is easier to bleach than most conifers. This method is characterized by from one to three ozone bleaching steps and a final treatment with alkaline hydrogen peroxide, where each step is separated by an alkaline extraction. Such a sequence can be described in the abbreviated nomenclature of the paper industry as ZEZEP. According to this method, the effluent from each treatment stage is collected and recycled for use in bleaching operations, preferably at an earlier stage than that from which it is obtained. This patent also provides a so-called countercurrent outlet flow.
Til tross for all forskningen utført på dette området er det ikke før blitt beskrevet noen kommersiell mulig fremgangsmåte for fremstilling av ozonblekede lignocelluloseholdige masser, spesielt southern nåletre, men mange mislykkede forsøk er blitt rapportert. Despite all the research carried out in this area, no commercially feasible method for the production of ozone-bleached lignocellulosic pulps, especially southern softwood, has yet been described, but many unsuccessful attempts have been reported.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer nye kombinasjoner av massetilvirknings- og blekings-trinn som løser problemene som oppsto ifølge tidligere teknikk som diskutert heri og som vesentlig eliminerer frigjøring av klorete organiske forbind-eiser og minimaliserer farge og BOD frigjøringer for å danne "bleket masse på en kommersiell mulig måte. The present invention provides new combinations of pulping and bleaching steps which solve the problems encountered in the prior art discussed herein and which substantially eliminate the release of chlorinated organic compounds and minimize color and BOD releases to form "bleached pulp at a commercially feasible manner.
Det er en hensikt ifølge foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fler-trinns fremgangsmåte for delignifisering og bleking av lignocelluloseholdig masse uten anvendelse av blekemidler med elementær klor for vesentlig å redusere eller eliminere forurensning av miljøet, med optimalisering av de fysiske egenskapene til massen i en energieffektiv, billig fremgangsmåte. Foreliggende oppfinnelse kan anvendes på nesten alle tresorter, inkludert southern U.S.-nåletre som er vanskelig å bleke. It is an aim according to the present invention to provide a multi-stage method for delignification and bleaching of lignocellulosic pulp without the use of bleaching agents with elemental chlorine to significantly reduce or eliminate pollution of the environment, with optimization of the physical properties of the pulp in an energy-efficient, cheap procedure. The present invention can be applied to almost any type of wood, including southern U.S. softwoods which are difficult to bleach.
Foreliggende oppfinnelse vedrører følgelig en fremgangsmåte for fremstilling av en vesentlig jevnt bleket masse fra et lignocelluloseholdig materiale omfattende dannelse av en intermediær masse med en redusert lignindel ved kjemisk koking (4) av det lignocelluloseholdige materialet, etterfulgt av oksygen-delignifisering (26) av massen som derved blir oppnådd, kjennetegnet ved at The present invention therefore relates to a method for producing a substantially uniformly bleached pulp from a lignocellulosic material comprising the formation of an intermediate pulp with a reduced lignin content by chemical boiling (4) of the lignocellulosic material, followed by oxygen delignification (26) of the pulp which is thereby achieved, characterized by that
a) pH til den intermediære massen blir justert (42) til området 1 til 4, b) konsistensen av intermediærmassen blir justert (48) til en høy konsistens på 20% til 50$, c) den intermediære massen blir pulverisert til atskilte partikler, hvor de fleste har en størrelse på mindre enn a) the pH of the intermediate mass is adjusted (42) to the range of 1 to 4, b) the consistency of the intermediate mass is adjusted (48) to a high consistency of 20% to 50%, c) the intermediate mass is pulverized into separate particles, where most have a size of less than
5 mm, 5mm,
d) den intermediære massen oppnådd etter trinnene a), b) og c) blir utsatt for en delignifiseringsbehandling ved d) the intermediate mass obtained after steps a), b) and c) is subjected to a delignification treatment by
turbulent blanding av denne med en ozoninneholdende turbulent mixing of this with an ozone-containing
gassformig blanding i en dynamisk reaksjonssone (58) i tilstrekkelig tid og ved en tilstrekkelig temperatur for å muliggjøre adgang av ozon til vesentlig hele den intermediære massen for reaksjon dermed, mens nevnte masse-partikler blir ført (62) gjennom vesentlig hele reaksjonssonen på en måte som utsetter vesentlig alle massepartiklene for ozonet på en ensartet måte i løpet av gaseous mixture in a dynamic reaction zone (58) for a sufficient time and at a sufficient temperature to enable access of ozone to substantially the entire intermediate mass for reaction thereby, while said mass particles are carried (62) through substantially the entire reaction zone in a manner which exposes substantially all the mass particles to the ozone in a uniform manner during
fremføringen av massen for derved å oppnå deri en ytterligere vesentlig ensartet delignifisering av de fleste massepartiklene uten betydelig degradering av cellulosekomponentene til massen, slik at for intermediær masse av southern nåletre med en GE lysnet på 25% til 45$ etter oksygendelignifisering viser massen som forlater den dynamiske reaksjonssonen en GE lysnet på minst 50% og for intermediære masse av løvtre viser massen som forlater den dynamiske reaksjonssonen en GE lyshet som er større enn 55%. the advance of the pulp to thereby achieve a further substantially uniform delignification of most of the pulp particles without significant degradation of the cellulose components of the pulp, so that for intermediate pulp of southern softwood with a GE lightened of 25% to 45$ after oxygen delignification the pulp leaving the dynamic reaction zone a GE lightened of at least 50% and for intermediate hardwood pulp the pulp leaving the dynamic reaction zone shows a GE lightness greater than 55%.
Trefliser kan bli delignifisert til en lignocelluloseholdig masse, ved anvendelse av hvilke som helst av flere kjemiske massetilvirkningsfremgangsmåter, etterfulgt av fjerning ved vasking av det meste av de oppløste organiske stoffene og kokekjemikalier for resirkulering og isolering. Det blir vanligvis innbefattet en utvelgelse av massen for å fjerne fiberknuter som ikke er blitt separert i massetilvirkingen. Dette delignif ikasjonstrinnet blir utført slik at, for et southern U.S. nåltre, blir f.eks. masse med en K Nr. i området på 20 - 24 (mål på 21), en cuprietylendiamin ("CED") viskositet i området 21-28, og en GE lyshet i området på omtrent 15-25 vanligvis oppnådd. For southern U.S. løv-ved blir masse med en K Nr. i området på omtrent 10-14 (mål 12.5) og en CED viskositet på omtrent 21-28 vanligvis oppnådd. Wood chips can be delignified into a lignocellulosic pulp using any of several chemical pulping processes, followed by removal by washing of most of the dissolved organics and cooking chemicals for recycling and isolation. It usually involves a selection of the pulp to remove fiber knots that have not been separated in pulp production. This delignification step is performed so that, for a southern U.S. conifers, becomes e.g. mass with a K No. in the range of 20-24 (target of 21), a cupriethylenediamine ("CED") viscosity in the range of 21-28, and a GE brightness in the range of about 15-25 are usually obtained. For southern U.S. hardwood becomes pulp with a K No. in the range of about 10-14 (target 12.5) and a CED viscosity of about 21-28 usually obtained.
Effektive utførelsesformer er følgelig: Effective embodiments are therefore:
a. Kraft-masse tilvirkning ved anvendelse av enten et kontinuerlig eller batch spaltningstrinn; b. Kontinuerlig spaltning Kraft-masse tilvirkning med utvidet delignifikasjon ved anvendelse av trinnvis alkalitilsetning og motstrøms sluttkoking; c. Batch spaltnings Kraft-masse tilvirkning med utvidet delignifikasjon ved anvendelse av hurtig forflytning av lut og kaldblåsningsteknikker, eller d. Kraft-AQ massetilvirkning for å oppnå utvidet delignifikasjon ved anvendelse av enten et kontinuerlig eller batch spaltningstrinn. a. Kraft-pulp production using either a continuous or batch cleavage step; b. Continuous cleavage Kraft-pulp production with extended delignification using stepwise alkali addition and countercurrent final boiling; c. Batch digestion Kraft-pulp production with extended delignification using rapid liquor transfer and cold blast techniques, or d. Kraft-AQ pulp production to achieve extended delignification using either a continuous or batch digestion step.
De utvidede delignifikasjonsteknikkene beskrevet i (b) og (c) ovenfor kan f.eks. omfatte Kamyr MCC, Beloit RDH og Sunds kaldblåse kokingsteknikker beskrevet i bakgrunnsdelen i denne beskrivelsen. Avhengig av typen av lignocelluloseholdig materiale som blir anvendt, soda og sulfit-prosessene beskrevet ovenfor kan bli anvendt. The extended delignification techniques described in (b) and (c) above can e.g. include Kamyr MCC, Beloit RDH and Sund's cold blast cooking techniques described in the background section of this description. Depending on the type of lignocellulosic material being used, the soda and sulfite processes described above may be used.
Deretter følger en oksygen delignifikasjonsbehandling for ytterligere å fjerne lignin uten et tilhørende signifikant tap i celluloseholdig fiberstyrke. Dette kan omfatte fjerning ved vask av oppløste organiske stoffer og alkali for resirkulering og isolering. Masse-utvelgelse blir også utført etter oksygendelignifikasjonen. This is followed by an oxygen delignification treatment to further remove lignin without an associated significant loss in cellulosic fiber strength. This may include the removal by washing of dissolved organic substances and alkali for recycling and isolation. Mass selection is also performed after the oxygen delignification.
Iløpet av oksygen-deligni f ikas jonen blir K Nr. til den økte konsistensen av massen redusert med minst omtrent 45$ (for 0) til minst omtrent 60% (for 0m) uten betraktelig skade på cellulosekomponenten av massen. Forholdet mellom K Nr. og viskositeten til massen blir vanligvis redusert med minst 25%. For nåletremasse beskrevet ovenfor ved anvendelse av 0m blir et K Nr. på omtrent 7 til 10 og en viskositet på over omtrent 13 lett oppnådd. For løv-ved masse blir et K Nr. på omtrent 5 til 8 og en viskositet over omtrent 13 oppnådd etter trinnet for oksygen-delignifikasjon. During the oxygen delignification process, K Nr. to the increased consistency of the pulp reduced by at least about 45% (for 0) to at least about 60% (for 0m) without significant damage to the cellulosic component of the pulp. The relationship between K No. and the viscosity of the pulp is usually reduced by at least 25%. For softwood pulp described above when using 0m, a K Nr. of about 7 to 10 and a viscosity above about 13 readily obtained. For hardwood pulp, a K No. of about 5 to 8 and a viscosity above about 13 obtained after the oxygen delignification step.
Mulige utførelsesformene av dette trinnet er: Possible embodiments of this step are:
a. Konvensjonell oksygen-delignifikasjon, bestående av en alkalisk oksygenbehandling av massen ved enten lav, middels eller høy massekonsistens (0); eller a. Conventional oxygen delignification, consisting of an alkaline oxygen treatment of the pulp at either low, medium or high pulp consistency (0); or
b. Den foretrukne utførelsesformen av en alkalisk behandling ved lav til middels massekonsistens, dvs. mindre enn omtrent 10 vektprosent, etterfulgt av b. The preferred embodiment of an alkaline treatment at low to medium pulp consistency, i.e., less than about 10 percent by weight, followed by
oksygenbehandling ved høy massekonsistens, dvs. høyere enn omtrent 20$ (0m). oxygen treatment at high pulp consistency, i.e. higher than about 20$ (0m).
For sluttbruk av massen som ikke krever lyshet over omtrent 35$ GEB (ofte referert til som semi-bleket masse), er det mulig å anvende masse som bare er blitt bearbeidet gjennom trinn 2 direkte i fremgangsmåten for papirfremstilling. For pulp end uses that do not require lightness above about 35$ GEB (often referred to as semi-bleached pulp), it is possible to use pulp that has only been processed through step 2 directly in the papermaking process.
Deretter følger en sur, gassformig ozon-blekebehandling (Z i" eller Zm) under definerte parametre for fremgangsmåten for å This is followed by an acidic, gaseous ozone bleaching treatment (Z i" or Zm) under defined parameters for the method in order to
tilveiebringe en meget selektiv fjerning og bleking av lignin med minimal degradering av cellulose. Blant prosessparametrene er chelateringsmidler for metallion kontroll, pH providing a highly selective removal and bleaching of lignin with minimal degradation of cellulose. Among the process parameters are chelating agents for metal ion control, pH
kontroll, massepartikkel-størrelse kontroll, massekonsistens, !5 ozonkonsentrasjon og gass/massekontakt-kontroll. Før behandling med ozon kan chelateringsmiddel, f.eks. oksalsyre, dietylentriamin pentaeddiksyre ("DTPA") eller etylen diamintetraeddiksyre ("EDTA") bli tilsatt til massen for control, mass particle size control, mass consistency, !5 ozone concentration and gas/mass contact control. Before treatment with ozone, a chelating agent, e.g. oxalic acid, diethylenetriamine pentaacetic acid ("DTPA") or ethylene diaminetetraacetic acid ("EDTA") be added to the pulp for
vesentlig å bli bundet til metallionene innbefattet deri. pH f til massen blir fortrinnsvis justert over et område på mellom omtrent 1-4 før det tredje trinnet. Dette kan bli oppnådd ved tilsetning til massen av en tilstrekkelig mengde av et surt materiale. Konsistensen til massen blir fortrinnsvis substantially to be bound to the metal ions contained therein. The pH f of the pulp is preferably adjusted over a range of between about 1-4 before the third step. This can be achieved by adding to the mass a sufficient amount of an acidic material. The consistency of the mass is preferably
øket til mellom omtrent 35 - 45 vektprosent og partikkel-*5 størrelsen til fiberflokkene blir redusert til en størrelse på omtrent 5 mm eller mindre før trinnet for ozon delignifikasjon. Innbefattet er et oppløst organisk vasketrinn for resirkulering og isolering. increased to between about 35 - 45 percent by weight and the particle*5 size of the fiber flocks is reduced to a size of about 5 mm or less before the ozone delignification step. Included is a dissolved organic wash step for recycling and isolation.
!0 Iløpet av ozontrinnet blir massen fortrinnsvis opprettholdt ved romtemperatur eller i det minste ved en massetemperatur på mindre enn omtrent 49°C. Ozonet kan bli tilveiebragt fra en ozon-inneholdende gass som f.eks. kan omfatte oksygen !0 During the ozone step, the mass is preferably maintained at room temperature or at least at a mass temperature of less than approximately 49°C. The ozone can be provided from an ozone-containing gas such as e.g. may include oxygen
eller luft. Når en ozon/oksygenblanding blir anvendt, er <!>5 ozonkonsentrasjonen fortrinnsvis mellom omtrent 1 og 8 or air. When an ozone/oxygen mixture is used, the <!>5 ozone concentration is preferably between about 1 and 8
volumprosent, mens for ozon/luftblandingen er en ozonkonsentrasjon på mellom omtrent 1 og 4 volumprosent akseptabel. volume percent, while for the ozone/air mixture, an ozone concentration of between approximately 1 and 4 volume percent is acceptable.
Innenfor ozon-reaktorbeholderen blir den vesentlig delignifiserte massen fremmet på en måte som fører til at vesentlig alle massepartiklene blir ført til ozonet på en jevn måte. Within the ozone reactor vessel, the substantially delignified mass is advanced in a manner that leads to substantially all of the mass particles being led to the ozone in a uniform manner.
Det er blitt oppdaget at masser med K Nr. som er større enn omtrent 10 etter det andre trinnet ikke er egnede for dette tredje trinnet, på grunn av de vesentlige mengdene av ozon som er nødvendig for å redusere K Nr. til det ønskede nivået, som vanligvis resulterer i at egenskapene til massen blir negativt og skadelig påvirket av omfattende degradering av ozon til cellulosefibrene til massen. Massen som har et K Nr. på mindre enn 10 blir ozonbehandlet, en mindre ozonkonsentrasjon blir anvendt, og som bare fører til en minimal mengde av cellulose-degradering. Produktet fra dette ozoneringstrinnet for enten southern U.S. nåletre og løv-ved beskrevet ovenfor som er utgangspunktet er en masse med et K Nr. på mindre enn omtrent 5 og generelt i området på omtrent 3 til 4 (mål 3.5), en viskositet på over omtrent 10 og en GE lyshet på minst 50$ (vanligvis omtrent 5456 eller høyere for nåletre og 63$ eller høyere for løv-ved). It has been discovered that masses with K No. which are greater than about 10 after the second step are not suitable for this third step, because of the significant amounts of ozone required to reduce the K No. to the desired level, which usually results in the properties of the pulp being adversely and detrimentally affected by extensive ozone degradation of the cellulosic fibers of the pulp. The mass that has a K No. of less than 10 is ozone treated, a smaller ozone concentration is used, and which only leads to a minimal amount of cellulose degradation. The product from this ozonation step for either southern U.S. softwood and hardwood described above which is the starting point is a mass with a K No. of less than about 5 and generally in the range of about 3 to 4 (measure 3.5), a viscosity greater than about 10 and a GE lightness of at least 50$ (typically about 5456 or higher for softwood and 63$ or higher for hardwood ).
Effektive utførelsesformer av dette trinnet er: Effective embodiments of this step are:
a. Behandling av surgjort masse ved motstrøms kontakt av a. Treatment of acidified pulp by countercurrent contact of
ozon i en oksygen eller luftbærergass; eller ozone in an oxygen or carrier gas; or
b. Behandling av den surgjorte massen ved motstrøms kontakt av ozonen i en oksygen eller luftbærergass. b. Treatment of the acidified mass by countercurrent contact of the ozone in an oxygen or carrier gas.
Et ytterligere bleketrinn kan deretter bli anvendt for å bringe massen til en ønsket fullstendig bleket tilstand, dvs. som har nivåer av GE lyshet på omtrent 70 til 95$ ved anvendelse av et hvilket som helst antall mulige, velkjente bleke- og ekstraheringsprosesser. Effektive utførelses-former er: a. Et konvensjonelt ekstraksjonstrinn med vasking etterfulgt av et peroksidtrinn med vasking; (dvs. A further bleaching step may then be employed to bring the pulp to a desired fully bleached state, i.e. having levels of GE brightness of approximately 70 to 95$ using any number of possible well-known bleaching and extraction processes. Effective embodiments are: a. A conventional extraction step with washing followed by a peroxide step with washing; (ie
EP); EP);
b. Konvensjonell alkaliekstraherings- og vasketrinn etterfulgt av et konvensjonelt klordioksidtrinn med vasking, (dvs. ED); b. Conventional alkali extraction and washing step followed by a conventional chlorine dioxide step with washing, (ie ED);
c. Et konvensjonelt alkaliekstraherings- og vasketrinn etterfulgt av et konvensjonelt klordioksidtrinn med vasking, etterfulgt av en gjentagelse av ekstra-herings- og klordioksidtrinn (dvs. EDED) eller c. A conventional alkali extraction and washing step followed by a conventional chlorine dioxide step with washing, followed by a repetition of the extraction and chlorine dioxide step (ie EDED) or
o d. Et ekstraheringstrinn, supplert med enten oksygen eller oksygen og peroksid, etterfulgt av et konvensjonelt klordioksidtrinn; dvs. , (EC)D eller (Eop)D. o d. An extraction step, supplemented with either oxygen or oxygen and peroxide, followed by a conventional chlorine dioxide step; i.e. , (EC)D or (Eop)D.
Ekstraheringstrinnet kan i en ytterligere utførelsesform 5 omfatte kombinering av den vesentlig delignifiserte massen med en effektiv mengde av et alkalimateriale i en vandig alkalisk oppløsning i en forut bestemt tid og ved en forut bestemt temperatur korrolert med mengden av alkalisk materiale for å oppløse en vesentlig del av et hvilket som helst o lignin som forblir i massen. Deretter kan en del av den vandige alkaliske oppløsningen bli ekstrahert for å fjerne vesentlig alt oppløst lignin derifra. The extraction step may in a further embodiment 5 comprise combining the substantially delignified mass with an effective amount of an alkali material in an aqueous alkaline solution for a predetermined time and at a predetermined temperature correlated with the amount of alkaline material to dissolve a substantial portion of any o lignin remaining in the pulp. Then a portion of the aqueous alkaline solution may be extracted to remove substantially all dissolved lignin therefrom.
Etter ekstraheringstrinnet kan den vesentlige delignifiserte 5 massen bli behandlet i et ytterligere bleketrinn for å øke GE lysheten til den resulterende massen til minst omtrent 70$. Foretrukkede lysgjørende midler omfatter klordioksid eller et peroksid. After the extraction step, the substantially delignified pulp may be processed in a further bleaching step to increase the GE brightness of the resulting pulp to at least about 70%. Preferred brightening agents include chlorine dioxide or a peroxide.
o (E0)D, (Eop)D eller EDED former vil tilveiebringe de høyeste nivåer av lyshet. For ED formene kan klordioksidtrinn-filtratet ikke uten behandling bli resirkulert for kjemisk isolering på grunn av tilstedeværelse av uorganiske klorider. o (E0)D, (Eop)D or EDED forms will provide the highest levels of brightness. For the ED forms, the chlorine dioxide stage filtrate cannot be recycled for chemical isolation without treatment due to the presence of inorganic chlorides.
På grunn av at dette er det eneste nødvendige filtratet fra 5 prosessen blir dramatiske reduksjoner i utløpsvolum, farge, COD, BOD og klorerte organiske stoffer oppnådd. Farge på mindre enn 0.907 kg pr. tonn, BOD5 på mindre enn 0.907 kg pr. tonn og totalt organisk klorid (T0C1) på mindre enn 0.907 kg og fortrinnsvis mindre enn 0.3629 kan bli oppnådd. Det er altså mulig å behandle klordioksidtrinn-filtratet med en membranfiltreringsprosess som vil muliggjøre vesentlig fullstendig resirkulering. I EP formen blir ingen klorerte materialer anvendt i blekeprosessen og vesentlig hele flytende filtratmengden kan bli resirkulert og isolert for dannelse av en nesten utløps-fri prosess. Because this is the only required filtrate from the process, dramatic reductions in effluent volume, color, COD, BOD and chlorinated organics are achieved. Color of less than 0.907 kg per ton, BOD5 of less than 0.907 kg per tonnes and total organic chloride (TOC1) of less than 0.907 kg and preferably less than 0.3629 can be achieved. It is thus possible to treat the chlorine dioxide stage filtrate with a membrane filtration process which will enable substantially complete recycling. In the EP form, no chlorinated materials are used in the bleaching process and essentially the entire amount of liquid filtrate can be recycled and isolated to create an almost outlet-free process.
Kort beskrivelse av tegningene Brief description of the drawings
Fig. 1 er et blokkstrømningsdiagram av de foretrukne fremgangsmåtene ifølge denne oppfinnelsen der en heltrukket linje representerer massestrømning og en stiplet linje representerer utløpsstrømning; Fig. 2 er en skjematisk representasjon av en foretrukket metode ifølge oppfinnelsen; Fig. 3 er en tverrsnittstegning av en del av et ozonapparat vist i Fig. 2, sett langs linjen 3--3; Fig. 3A er en tverrsnitts-tegning av en del av en foretrukket ozonapparatur vist i Fig. 2, sett langs linjen 3—3; og Fig. 4 er en sammenligning av resirkulering og spillstrømmer fra forskjellige massebehandlingsprosesser. Fig. 1 is a block flow diagram of the preferred methods of this invention where a solid line represents mass flow and a dashed line represents outlet flow; Fig. 2 is a schematic representation of a preferred method according to the invention; Fig. 3 is a cross-sectional drawing of a part of an ozone apparatus shown in Fig. 2, seen along the line 3--3; Fig. 3A is a cross-sectional drawing of part of a preferred ozone apparatus shown in Fig. 2, viewed along the line 3-3; and Fig. 4 is a comparison of recycle and waste streams from various pulping processes.
Nedenfor er det angitt definisjoner på flere parametre som er involvert i de forskjellige trinnene i en hvilken som helst delignifikasjons-/blekeprosess. Below are definitions of several parameters involved in the various steps of any delignification/bleaching process.
A. Generelle definisjoner. A. General definitions.
I beskrivelsen gjelder følgende definisjoner: In the description, the following definitions apply:
"Konsistens" er definert som mengden av massefiber i en oppslemming, uttrykt som en prosentandel av totalvekten av ovnstørket fibre og vann. Uttrykket angir også noen ganger massekonsentrasjon. Konsistensen av en masse vil avhenge av driften av og type avvanningsutstyr som blir anvendt. Følgende definisjoner er basert på de som finnes i Rydholm, Pulping Processes, Interscience Pulbishers, 1965, s. 862-863 og TAPPI Monograph Nr. 27, The Bleaching of Pulp, Rapson, Ed. , The Technical Association of Pulp and Paper Industry, 1963, s. 186-187. "Consistency" is defined as the amount of pulp fiber in a slurry, expressed as a percentage of the total weight of oven-dried fibers and water. The term also sometimes denotes mass concentration. The consistency of a mass will depend on the operation of and type of dewatering equipment that is used. The following definitions are based on those found in Rydholm, Pulping Processes, Interscience Pulbishers, 1965, pp. 862-863 and TAPPI Monograph Nr. 27, The Bleaching of Pulp, Rapson, Ed. , The Technical Association of Pulp and Paper Industry, 1963, pp. 186-187.
o "Lavkonsistens" omfatter områder opp til 656 , vanligvis mellom 3 og 556. Det er en suspensjon som er pumpbar ved hjelp av en o "Low consistency" includes ranges up to 656 , usually between 3 and 556. It is a suspension that is pumpable using a
vanlig sentrifugepumpe og kan oppnås ved anvendelse av dekkere og filtre uten pressvalser. ordinary centrifugal pump and can be achieved by using covers and filters without pressure rollers.
5 "Medium konsistens" er mellom omtrent 6 og 2056. 1556 er et delepunkt mellom medium-konsistensområde. Under 1556 kan konsistensen bli oppnådd av filtere. Dette er konsistensen av massematten som gir et vakuum trommelfilter i vaskesys-temet for brunstokken og blekesystemet. Konsistensen av en 0 oppslemming fra en vasker, enten en brunstokkvasker eller en bleketrinnsvasker, er 9 - 1556. Over omtrent 1556 er pressvalser nødvendig for avvanning. Rydholm hevder at det vanlige området for mediumkonsistens er 10 - 1856, mens Rapson hevder 5 "Medium consistency" is between approximately 6 and 2056. 1556 is a dividing point between the medium consistency range. Below 1556, consistency can be achieved by filters. This is the consistency of the pulp mat which provides a vacuum drum filter in the washing system for the brown log and the bleaching system. The consistency of a 0 slurry from a washer, either a brownwood washer or a bleach stage washer, is 9 - 1556. Above about 1556, press rollers are required for dewatering. Rydholm claims that the usual range for medium consistency is 10 - 1856, while Rapson claims
at det er 9 - 1556. Oppslemmingen er pumpbar ved hjelp av 5 spesielt maskineri til tross for at den enda er en koherent flytende fase ved høyere temperaturer og under viss kompresjon. that it is 9 - 1556. The slurry is pumpable by means of 5 special machinery despite the fact that it is still a coherent liquid phase at higher temperatures and under some compression.
"Høy konsistens" er over omtrent 2056 opp til omtrent 5056. 0 Rydholm hevder at det vanlige området er 25 - 3556 og Rapson hevder at området er fra 20 - 3556. Disse konsistensene er bare oppnåelige ved anvendelse av presser. Væskefasen blir fullstendig absorbert av fibrene, og massen kan bli pumpet i "High consistency" is above about 2056 up to about 5056. 0 Rydholm claims the usual range is 25 - 3556 and Rapson claims the range is from 20 - 3556. These consistencies are only achievable using presses. The liquid phase is completely absorbed by the fibers and the pulp can be pumped in
bare meget korte avstander. only very short distances.
5 5
I denne beskrivelsen blir "massetilvirking" anvendt i konvensjonell forstand for å betegne en spaltning av ligno-cellulose-holdig materiale for å danne brunstokk. Massetilvirking omfatter f.eks. Kraft, Kraft-AQ prosessen og former for utvidet delignifikasjon. In this specification, "pulping" is used in the conventional sense to denote a splitting of ligno-cellulosic material to form brownwood. Mass production includes e.g. Kraft, the Kraft-AQ process and forms of extended delignification.
Betegnelsen "modifisert Kraft prosess" blir anvendt heri for å innbefatte utvidet delignifikasjon og alle andre modifiserte Kraft prosesser med unntagelse av Kraft-AQ prosessen, siden denne prosessen har oppnådd en spesiell status og godtagbarhet innenfor området og er separat kjent ved hjelp av dette navnet. Oksygen delignifikasjonstrinnet etter fullført massetilvirkning vil ikke bli betraktet som en utvidet delignifikasjon, men blir istedenfor betegnet som et første trinn av en delignifikasjonsprosess for leking eller lysgjøring av massen. The term "modified Kraft process" is used herein to include extended delignification and all other modified Kraft processes with the exception of the Kraft-AQ process, since this process has achieved a special status and acceptability within the field and is separately known by this name. The oxygen delignification step after completion of pulping would not be considered an extended delignification, but instead would be termed a first step of a delignification process for leaching or lightening the pulp.
Det er to hovedtyper av målinger for å bestemme fullstendig-heten av massetilvirkningen eller blekeprosessen, dvs. "grad av delignifikasjon" og "lyshet" til massen. Grad av delignifikasjon blir vanligvis anvendt i sammenheng med massetilvirkningsprosessen og de tidligere bleketrinnene. Den pleier å være mindre nøyaktig når bare små mengder lignin er tilstede i massen, dvs. i de senere bleketrinnene. Lyshets-faktoren blir normalt anvendt i sammenheng med blekeprosessen på grunn av at den pleier å være mer nøyaktig når massen er lysere farget og reflektiviteten er høy. There are two main types of measurements to determine the completeness of the pulping or bleaching process, i.e. "degree of delignification" and "lightness" of the pulp. Degree of delignification is usually applied in conjunction with the pulping process and the previous bleaching steps. It tends to be less accurate when only small amounts of lignin are present in the pulp, i.e. in the later bleaching steps. The lightness factor is normally used in connection with the bleaching process because it tends to be more accurate when the mass is lighter in color and the reflectivity is high.
Det er mange fremgangsmåter for måling av grad av delignifikasjon, men de fleste er variasjoner av permanganattesten. Den normale permanganattesten tilveiebringer et permanganat eller "K Nr." som er antall kubikkcentimeter av tiende normale kaliumpermanganatoppløsning som blir konsumert av et gram ovnstørket masse under spesifiserte betingelser. Den blir bestemt ved TAPPI Standard Test T-214. There are many methods for measuring the degree of delignification, but most are variations of the permanganate test. The normal permanganate test provides a permanganate or "K No." which is the number of cubic centimeters of tenth normal potassium permanganate solution consumed by one gram of oven-dried pulp under specified conditions. It is determined by TAPPI Standard Test T-214.
Det er også et antall metoder for måling av masselyshet. Denne parameteren er vanligvis et mål på grad av reflek-tivitet og dets verdi blir uttrykt som en prosent i en grad. En standardmetode er GE lyshet som blir uttrykt som en prosentandel av en maksimal GE lyshet bestemt ved TAPPI Standard Metode TPD-103. There are also a number of methods for measuring mass brightness. This parameter is usually a measure of degree of reflectivity and its value is expressed as a percentage of a degree. A standard method is GE brightness which is expressed as a percentage of a maximum GE brightness determined by TAPPI Standard Method TPD-103.
Hvor det er hensiktsmessig vil bokstavkodene beskrevet i bakgrunnsseksjonen bli anvendt for å betegne de forskjellige trinnene av massebehandlingen iløpet av denne detaljerte beskrivelsen av oppfinnelsen. Where appropriate, the letter codes described in the background section will be used to denote the various stages of pulp processing throughout this detailed description of the invention.
B. Fremgangsmåtetrinnene ifølge oppfinnelsen B. The method steps according to the invention
Verdiene (dvs. K Nr., viskositet og GE lyshet) oppnådd ved anvendelse av foreliggende massetilvirkning, delignifikasjon og blekeprosess, som angitt nedenfor, demonstrerer evnen som denne fremgangsmåten har til å forsterke graden av fjerning av lignin fra massen med minimalisering av den resulterende degraderingen av cellulosen. Etter oksygen delignifikasjonstrinnet og før lysgjøring, er massen blitt delvis delignifisert til et K Nr. på omtrent 5 til 10, fortrinnsvis mellom omtrent 7 til 10 for U.S. nåletrær og omtrent 5 til 7 for U.S. løv-ved. Denne delvis delignifiserte massen har en viskositet på over omtrent 10, vanligvis mer enn 13 og fortrinnsvis, minst 14 (for nåletremasse) eller 15 (for løv-ved masse). Dette delvis delignifiserte materialet har derfor god styrke og egnet viskositet slik at det kan motstå virkningene av ozon. Den delvis delignifiserte massen blir utsatt for ozon for å ytterligere delignifisere massen, for derved å redusere K Nr. til massen til omtrent 3 til 4 for både nåletrær og løv-ved, mens GE lysheten til massen blir øket til minst omtrent 50 - 7056. For nåletremasse blir en GE lyshet på omtrent 5456 eller høyere vanligvis oppnådd, mens for løv-ved masse blir verdier på omtrent 6356 eller mer oppnådd. Deretter blir lysheten til massen videre øket ved en alkali ekstraksjon og et ytterligere bleketrinn ved anvendelse av klordioksid eller peroksid. The values (ie, K No., viscosity and GE lightness) obtained using the present pulping, delignification and bleaching process, as set forth below, demonstrate the ability of this process to enhance the degree of removal of lignin from the pulp while minimizing the resulting degradation of the cellulose. After the oxygen delignification step and before lighting, the pulp has been partially delignified to a K No. of about 5 to 10, preferably between about 7 to 10 for the U.S. conifers and about 5 to 7 for the U.S. leaf-wood. This partially delignified pulp has a viscosity of above about 10, usually more than 13 and preferably at least 14 (for softwood pulp) or 15 (for hardwood pulp). This partially delignified material therefore has good strength and suitable viscosity so that it can withstand the effects of ozone. The partially delignified pulp is exposed to ozone to further delignify the pulp, thereby reducing the K Nr. to the pulp to about 3 to 4 for both softwood and hardwood, while the GE lightness of the pulp is increased to at least about 50 - 7056. For softwood pulp, a GE lightness of about 5456 or higher is usually achieved, while for hardwood pulp values of approximately 6356 or more achieved. The lightness of the pulp is then further increased by an alkali extraction and a further bleaching step using chlorine dioxide or peroxide.
For å forstå foreliggende oppfinnelse er det i Fig. 1 beskrevet, i skjematisk form, de forskjellige trinnene som blir anvendt i massetilvirkning, delignifisering og lysgjør-ing av en masse. Fremgangsmåten innbefatter følgende trinn: (a) massetilvirkning av det lignocelluloseholdige materialet hvorved massetilvirkningskjemikaliene kan bli isolert og anvendt på ny på velkjent måte; (b) vasking av massen for å fjerne kjemiske rester fra massetilvirkningsluten sammen med gjenværende lignin og vanligvis innbefattet en siling av massen for å fjerne fiberbunter som ikke er blitt separert iløpet av massetilvirkningen; (c) alkalisk oksygendelignifikasjon (dvs. 0 eller 0m) av massen; (d) vasking av den delvis delignifiserte massen oppnådd i trinn (c) ovenfor for å fjerne oppløste organiske stoffer fra oksygenbehandlingen; eventuelt, kan silingen bli utført ved dette tidspunktet, med resirkulering av minst en del av avløpet fra dette trinnet til et foregående trinn; (e) chelatering og surgjøring av massen for å binde metallioner og å justere pH til et et foretrukket nivå; (f) kontakting av masse med ozon (dvs. Z eller Zm) for å ytterligere delignifisere og delvis bleke dette materialet; (g) vasking av den ozonbehandlede massen, med resirkulering av minst en del av utløpet fra dette trinnet til et tidligere trinn; (h) kaustisk ekstrahering for å fjerne gjenværende lignin; (i) vasking av den ekstraherte massen med resikulering i det minste en del av utløpet til et tidligere trinn; (j ) tilsetning av et annet blekemiddel (dvs. D eller P for å lysgjøre og bleke massen; (k) vasking av den blekede massen for å oppnå et bleket produkt som har en GE lyshet på omtrent 70 - 90% ; og (1) resirkulering av i det minste en del av avløpet fra P bleketrinnet til et tidligere trinn; eller lede avløpet fra D bleketrinnet eller, etter hensiktsmessig behandling, resirkulering av dette avløpet til et tidligere trinn. In order to understand the present invention, Fig. 1 describes, in schematic form, the various steps used in pulp production, delignification and brightening of a pulp. The process includes the following steps: (a) pulping the lignocellulosic material whereby the pulping chemicals can be isolated and reused in a well-known manner; (b) washing the pulp to remove chemical residues from the pulping end together with residual lignin and usually including a screening of the pulp to remove fiber bundles that have not been separated during pulping; (c) alkaline oxygen delignification (ie 0 or 0m) of the pulp; (d) washing the partially delignified pulp obtained in step (c) above to remove dissolved organics from the oxygen treatment; optionally, the screening may be carried out at this time, with recycling of at least part of the effluent from this stage to a previous stage; (e) chelating and acidifying the pulp to bind metal ions and to adjust the pH to a preferred level; (f) contacting pulp with ozone (ie Z or Zm) to further delignify and partially bleach this material; (g) washing the ozonated pulp, recycling at least a portion of the effluent from this step to a previous step; (h) caustic extraction to remove residual lignin; (i) washing the extracted mass by recycling at least part of the effluent to a previous step; (j) adding another bleaching agent (ie D or P to lighten and bleach the pulp; (k) washing the bleached pulp to obtain a bleached product having a GE brightness of about 70 - 90%; and (1 ) recycling at least part of the effluent from the P bleaching stage to an earlier stage; or diverting the effluent from the D bleaching stage or, after appropriate treatment, recycling this effluent to an earlier stage.
1. Massetilvirking. 1. Mass production.
Det første trinnet i fremgangsmåten der prosedyrer kan bli anvendt som forbedrer mengden av lignin fjernet fra det lignocelluloseholdige materialet, med minimalisering av mengden av degradering av cellulosen, er i massetilvirknings-trinnet. Den bestemte massetilvirkningsprosessen som er anvendt er, i stor grad, avhengig av typen av lignocelluloseholdige materialer og, spesielt, tretypen som blir anvendt som et utgangsmateriale. Som det fremgår av Fig. 1 kan luten for massetilvirkning som blir anvendt i teknikkene for kjemisk massetilvirkning bli isolert og anvendt på ny på en velkjent måte. Dette trinnet blir vanligvis etterfulgt av vasking for å fjerne det meste av de oppløste organiske stoffene og koking av kjemikalier for resirkulering og isolering, samt som et siktetrinn der massen blir sendt gjennom en sikteapparatur for å fjerne fiberbunter som ikke er blitt separert i massetilvirkningen. The first step in the process where procedures can be used that enhance the amount of lignin removed from the lignocellulosic material, while minimizing the amount of degradation of the cellulose, is in the pulping step. The particular pulping process used is, to a large extent, dependent on the type of lignocellulosic materials and, in particular, the type of wood used as a starting material. As can be seen from Fig. 1, the lye for pulping which is used in the techniques for chemical pulping can be isolated and used again in a well-known way. This step is usually followed by washing to remove most of the dissolved organics and chemical boiling for recycling and isolation, as well as a screening step where the pulp is passed through a screening apparatus to remove fiber bundles that have not been separated in pulping.
Kraft prosessen er generelt akseptabel for anvendelse med alle tretyper sammenlignet med de andre angitte prosessene, idet sluttmassene som ble oppnådd fra Kraft prosessen har akseptable fysiske egenskaper, til tross for at brunstokk-massen også er mørkere i farge. The Kraft process is generally acceptable for use with all types of wood compared to the other specified processes, as the final pulps obtained from the Kraft process have acceptable physical properties, despite the fact that the brown stock pulp is also darker in colour.
Avhengig av det lignocelluloseholdige utgangsmaterialet, kan resultatene oppnådd med konvensjonelle Kraft prosesser bli forsterket ved anvendelse av utvidede delignifikasjonsteknikker eller Kraft-AQ prosessen. Disse teknikkene er foretrukket for oppnåelse av største grad av reduksjon i K Nr. av massen uten på skadelig måte å påvirke styrken og viskosi-tetsegenskapene til massen. Depending on the lignocellulosic starting material, the results obtained with conventional Kraft processes can be enhanced by using extended delignification techniques or the Kraft-AQ process. These techniques are preferred for achieving the greatest degree of reduction in K No. of the mass without adversely affecting the strength and viscosity properties of the mass.
Ved anvendelse av Kraft-AQ teknikken, bør mengden antrakuinon 1 kokeluten være i en mengde på minst omtrent 0.01 vektprosent, basert på ovnstørket vekt av treet som skal bli massetilvirket, idet mengder på fra omtrent 0.02 til omtrent 0.156 generelt er foretrukket. Innbefatning av antrakuinon i Kraft masse-prosessen bidrar betraktelig til fjerning av lignin uten å påvirke negativt de ønskede styrkekaraktertrekkene til den gjenværende cellulosen. Tilleggskostnaden for antrakuinon kan sees bort ifra på grunn av besparelsene i kostnader for kjemikalier i de påfølgende Zm, E og D eller P trinnene. When using the Kraft-AQ technique, the amount of anthraquinone 1 cooking liquor should be in an amount of at least about 0.01 percent by weight, based on the oven-dried weight of the wood to be pulped, amounts of from about 0.02 to about 0.156 being generally preferred. The inclusion of anthraquinone in the Kraft pulp process contributes considerably to the removal of lignin without negatively affecting the desired strength characteristics of the remaining cellulose. The additional cost of anthraquinone can be ignored due to the savings in costs for chemicals in the subsequent Zm, E and D or P steps.
Alternativt, eller kanskje i tillegg til Kraft-AQ, er anvendelse av teknikker for utvidet delignifikasjon såsom Kamyr MCC, Beloit RDH og Sunds Cold Blow Methods for batch spaltere. Disse teknikkene muliggjør også evnen til å fjerne mer av ligninet iløpet av massetilvirkningen uten å negativt påvirke de ønskede styrkekaraktertrekkene til den gjenværende cellulosen. Alternatively, or perhaps in addition to Kraft-AQ, is the application of extended delignification techniques such as Kamyr MCC, Beloit RDH and Sunds Cold Blow Methods for batch splitters. These techniques also enable the ability to remove more of the lignin during pulping without adversely affecting the desired strength characteristics of the remaining cellulose.
2 . Oksygen delignif ikas. ion. 2. Oxygen delignif icas. ion.
Neste trinn omfatter fjerning av gjenværende lignin fra brunstokk-massen som blir bearbeidet, dvs. oksygen delignifikasjonstrinn. De faste materialene som blir fjernet i dette trinnet er oksygenerte materialer som kan, som svart-luten, bli oppsamlet, konsentrert og deretter forbrent på en miljømessig trygg måte i en konvensjonell koker for isolering. I det minste en del av væskefasen blir resirkulert som illustrert i Fig. 1. The next step comprises the removal of remaining lignin from the brownwood pulp which is being processed, i.e. oxygen delignification step. The solids removed in this step are oxygenated materials which, like black liquor, can be collected, concentrated and then incinerated in an environmentally safe manner in a conventional digester for insulation. At least part of the liquid phase is recycled as illustrated in Fig. 1.
Det er blitt oppdaget at trinnet for oksygen delignifikasjon kan bli utført på en måte som muliggjør fjerning av økte prosentandeler av gjenværende lignin i brunstokkmassen uten å forårsake en uakseptabel korresponderende reduksjon i viskositeten til massen. Fremgangsmåten som er blitt identifisert blir praktisert ved å behandle brunstokkmassen fra massetilvirkningsprosessen ved lav til middels konsistens som beskrevet nedenfor, med den nødvendige mengden alkali som er nødvendig for oksygen delignifikasjonstrinnet for å forsikre jevn anvendelse av alkali, og deretter øke konsistensen og delignif isering ved høye konsistenser. Til tross for at delignifikasjon ved høy konsistens er foretrukket, kan lav eller middels konsistens oksygen delignifikasjonsteknikker bli anvendt istedet for høy konsistens delignifikasjon. It has been discovered that the oxygen delignification step can be carried out in a manner which enables the removal of increased percentages of residual lignin in the brownwood pulp without causing an unacceptable corresponding reduction in the viscosity of the pulp. The process that has been identified is practiced by treating the brownwood pulp from the pulping process at low to medium consistency as described below, with the necessary amount of alkali necessary for the oxygen delignification step to ensure uniform application of alkali, and then increasing the consistency and delignification at high consistencies. Although high consistency delignification is preferred, low or medium consistency oxygen delignification techniques may be used instead of high consistency delignification.
Høy konsistens oksygen delignifikasjonstrinnet blir fortrinnsvis utført i nærvær av en vandig alkalisk oppløsning ved en massekonsistens på fra omtrent 25% til omtrent 35%, og mer foretrukket er ved omtrent 27%. Denne forbedrete fremgangsmåten (0m) muliggjør fjerning av minst 60% av de gjenværende ligninene fra brunstokkmassen, sammenlignet med 45 - 50% fjerning med konvensjonelle oksygen delignifikasjonstrinn, uten den før ventede uønskede reduksjonen i relativ viskositet. På grunn av de unike prosess-evnene til denne modifiserte prosessen utgjør den klart foretrukne oksygenprosessen for anvendelse i fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen. The high consistency oxygen delignification step is preferably carried out in the presence of an aqueous alkaline solution at a pulp consistency of from about 25% to about 35%, and more preferably is at about 27%. This improved process (0m) enables the removal of at least 60% of the remaining lignins from the brownwood pulp, compared to 45 - 50% removal with conventional oxygen delignification steps, without the previously expected undesirable reduction in relative viscosity. Because of the unique process capabilities of this modified process, it constitutes the clearly preferred oxygen process for use in the method of this invention.
Behandlingstrinnet i den modifiserte oksygenprosessen (0m) omfatter vesentlig jevn kombinering av tremasse, fortrinnsvis Kraft brunstokkmasse, med en vandig alkalisk oppløsning med opprettholdelse av konsistensen til massen på mindre enn omtrent 1056 og fortrinnsvis mindre enn omtrent 5 vektprosent. Den vandige alkaliske oppløsningen er fortrinnsvis tilstede i en mengde som er tilstrekkelig for å tilveiebringe fra omtrent 0.5 vektprosent til omtrent 4 vektprosent aktiv alkali etter fortykning basert på ovnstørket massevekt til bunnstokkmassen, og ytterligere mer foretrukket er omtrent 2.5 vektprosent aktiv alkali etter fortykning basert på ovnstørrvekt til brunstokkmassen. The treatment step of the modified oxygen process (0m) comprises substantially uniformly combining wood pulp, preferably Kraft brown log pulp, with an aqueous alkaline solution maintaining the consistency of the pulp at less than about 1056 and preferably less than about 5 percent by weight. The aqueous alkaline solution is preferably present in an amount sufficient to provide from about 0.5 weight percent to about 4 weight percent active alkali after thickening based on the oven-dried bulk weight of the base stock, and even more preferably about 2.5 weight percent active alkali after thickening based on the oven dry weight to the brownwood pulp.
Dette trinnet fordeler den vandige alkaliske oppløsningen jevnt i lav konsistens brunmassen og forsikrer at vesentlig alle brunstokkfibrene er eksponert for en jevn anvendelse av den alkaliske oppløsningen. Det er overraskende at brunstokkmassen behandlet på denne måten ikke blir vesentlig delignifisert i behandlingstrinnet, men blir mer effektivt delignifisert i påfølgende høy konsistens oksygen delignifikasjonstrinn enn brunstokk som blir behandlet med alkaliske oppløsninger ved høy konsistens ifølge fremgangsmåtene som vanligvis blir anvendt. Lokaliserte ikke-homogeniteter i fordelingen av alkali i konvensjonell høy konsistensmasse er unngått og eliminerer derfor medfølgende ujevn oksygen delignifikasjon. This step distributes the aqueous alkaline solution evenly throughout the low consistency brown pulp and ensures that substantially all of the brown log fibers are exposed for a uniform application of the alkaline solution. It is surprising that the brownwood pulp treated in this way is not significantly delignified in the treatment step, but is more effectively delignified in the subsequent high consistency oxygen delignification step than brownwood which is treated with alkaline solutions at high consistency according to the methods that are usually used. Localized inhomogeneities in the distribution of alkali in conventional high consistency pulp are avoided and therefore eliminate accompanying uneven oxygen delignification.
Dette homogene fordelingstrinnet omfatter derfor fortrinnsvis jevn kombinering av masse med en vandig alkalisk oppløsning i minst omtrent 1 minutt og fortrinnsvis ikke mer enn omtrent 15 minutter. Det antas at behandlingstider på mindre enn omtrent 1 minutt generelt ikke vil tilveiebringe tilstrekkelig tid for å beholde vesentlig jevn distribusjon, mens behandlingstider over omtrent 15 minutter ikke er ventet å produsere vesentlig ytterligere fordel. This homogeneous distribution step therefore preferably comprises uniform combination of pulp with an aqueous alkaline solution for at least about 1 minute and preferably not more than about 15 minutes. It is believed that treatment times of less than about 1 minute will generally not provide sufficient time to retain substantially even distribution, while treatment times in excess of about 15 minutes are not expected to produce significant additional benefit.
Den foretrukne alkaliske behandlingen av massen kan bli utført over et stort område av temperaturbetingelser. Ifølge en foretrukket utførelse blir behandlingstrinnet utført ved en temperatur på fra omtrent romtemperatur til omtrent 66°C, idet temperaturer som varierer fra omtrent 32°C til omtrent 66°C er mer foretrukne. Atmosfærisk trykk eller forhøyet trykk kan bli anvendt. Behandlingstrinnet blir fullført når den vandige alkaliske oppløsningen er vesentlig jevnt fordelt i lav konsistensmasse. Mengden av vandig alkalisk oppløsning som er tilstede i behandlingstrinnet kan variere meget ifølge de bestemte prosessparametrene til delignifikasjonsreaksjonen. Mengden av alkalisk oppløsning som er effektiv ifølge foreliggende oppfinnelse vil avhenge primært av grad av delignifikasjon som er ønsket i oksygen-bleketrinnet og styrken til den bestemte oppløsningen som blir anvendt. De vandige alkaliske oppløsningene som fortrinnsvis blir anvendt omfatter en natriumhydroksid-oppløsning som har en konsentrasjon på fra omtrent 20 til omtrent 120 g/l. Denne oppløsningen blir blandet med lav konsistensmasse, slik at hele blandingen har en konsentrasjon av alkalisk materiale på mellom omtrent 6.5 og 3.5 g/l, og fortrinnsvis rundt 9 g/l. For en 5 til 15 minutters behandling av en 3 til 5% konsistensmasse med temperaturer mellom 49° C til 66°C ved disse konsentrasjonene av alkalisk materiale blir en jevn fordeling av slikt alkalisk materiale oppnådd i massen. The preferred alkaline treatment of the pulp can be carried out over a wide range of temperature conditions. According to a preferred embodiment, the treatment step is carried out at a temperature of from about room temperature to about 66°C, with temperatures ranging from about 32°C to about 66°C being more preferred. Atmospheric pressure or elevated pressure may be used. The treatment step is completed when the aqueous alkaline solution is substantially uniformly distributed in the low consistency mass. The amount of aqueous alkaline solution present in the treatment step can vary widely according to the particular process parameters of the delignification reaction. The amount of alkaline solution effective in accordance with the present invention will depend primarily on the degree of delignification desired in the oxygen bleaching step and the strength of the particular solution used. The aqueous alkaline solutions which are preferably used comprise a sodium hydroxide solution having a concentration of from about 20 to about 120 g/l. This solution is mixed with low consistency mass, so that the whole mixture has a concentration of alkaline material of between approximately 6.5 and 3.5 g/l, and preferably around 9 g/l. For a 5 to 15 minute treatment of a 3 to 5% consistency mass with temperatures between 49° C. to 66° C. at these concentrations of alkaline material, an even distribution of such alkaline material is achieved in the mass.
En vandig natriumhydroksidoppløsning kan bli tilsatt til lav konsistensmasse i en mengde som er tilstrekkelig for å tilveiebringe fra omtrent 15 vektprosent til omtrent 30 vektprosent av natriumhydroksid basert på tørr massevekt. Andre alkaliske kilder som har et tilsvarende natriumhydrok-sidinnhold, såsom den oksyderte hvite luten fra konvensjonell Kraft isolering og regenereringscykel, kan også bli anvendt. An aqueous sodium hydroxide solution may be added to low consistency pulp in an amount sufficient to provide from about 15 weight percent to about 30 weight percent sodium hydroxide based on dry pulp weight. Other alkaline sources that have a similar sodium hydroxide content, such as the oxidized white liquor from conventional Kraft isolation and regeneration cycle, can also be used.
Etter det lav konsistens kaustisk behandlingstrinnet beskrevet ovenfor, blir konsistensen til den behandlede massen øket til høyere enn omtrent 20%, fortrinnsvis fra omtrent 25% til omtrent 35%. Flere fremgangsmåter eksisterer og er velkjente innenfor fagområdet for øking av konsistensen til massen, såsom pressing av tremasse for å fjerne væske derifra. After the low consistency caustic treatment step described above, the consistency of the treated pulp is increased to greater than about 20%, preferably from about 25% to about 35%. Several methods exist and are well known in the art for increasing the consistency of the pulp, such as pressing wood pulp to remove liquid from it.
Deretter blir oksygen delignifikasjonen utført på høy konsistens massen. Fremgangsmåtene er tilgjengelige og velkjente innenfor området for oppløsning av gassformig oksygen inn i væskefasen til høy konsistensmasse for å oppnå delignifikasjon derav. Det er betraktet at hvilke som helst av disse velkjente fremgangsmåtene kan tilpasses for anvendelse ifølge foreliggende oppfinnelse. Det er derimot foretrukket at oksygen delignifikasjon ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter innføring av gassformig oksygen ved omtrent 648 KPa til omtrent 9653 KPa inn i væskefasen til høy konsistens massen ved opprettholdelse av temperaturen til massen mellom omtrent 90°C og 130°C. Den gjennomsnittlige kontakttiden mellom høy konsistens massen og vandig oksygen er fortrinnsvis fra omtrent 20 minutter til omtrent 60 minutter. Then the oxygen delignification is carried out on the high consistency pulp. The methods are available and well known in the field for dissolving gaseous oxygen into the liquid phase into a high consistency mass to achieve delignification thereof. It is contemplated that any of these well-known methods can be adapted for use according to the present invention. However, it is preferred that oxygen delignification according to the present invention comprises the introduction of gaseous oxygen at approximately 648 KPa to approximately 9653 KPa into the liquid phase of the high consistency mass by maintaining the temperature of the mass between approximately 90°C and 130°C. The average contact time between the high consistency pulp and aqueous oxygen is preferably from about 20 minutes to about 60 minutes.
Ved å følge den foretrukne fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er det mulig å oppnå en reduksjon i K Nr. for massen etter oksygen delignifikasjonstrinnet på minst omtrent 6056 med vesentlig ingen skade på cellulosedelen av massen. Sammenlignet med dette kan konvensjonell oksygen delignifikasjon bare oppnå reduksjoner i K Nr. på omtrent 5056 før degradering av cellulose oppstår. Foreliggende foretrukne fremgangsmåte tilveiebringer derfor uventet en økning på minst 20% i delignifikasjon sammenlignet med tidligere delignifikasjonsprosesser: dvs. fra 5056 til minst omtrent 6056 reduksjon av K Nr. for innkommende masse. Reduksjoner på 7056 eller mer kan til og med bli oppnådd med minimal degradering av cellulose. Unngåelse av ødeleggelse av cellulosekomponenten i massen fremkommer ved den minimale forandringen i viskositeten til massen som blir behandlet ifølge foreliggende oppfinnelse. By following the preferred method according to the present invention, it is possible to achieve a reduction in K No. for the pulp after the oxygen delignification step of at least about 6056 with substantially no damage to the cellulosic portion of the pulp. Compared to this, conventional oxygen delignification can only achieve reductions in K No. of about 5056 before degradation of cellulose occurs. The present preferred method therefore unexpectedly provides an increase of at least 20% in delignification compared to previous delignification processes: i.e. from 5056 to at least about 6056 reduction of K No. for incoming mass. Reductions of 7056 or more can even be achieved with minimal cellulose degradation. Avoidance of destruction of the cellulose component in the pulp results from the minimal change in the viscosity of the pulp which is treated according to the present invention.
Ved inngåelse av oksygen delignifikasjonstrinnet varierer masse K Nr. for det bestemte masseområdet fra omtrent 10 - 26 avhengig av tretypen (f.eks. for Kraft-masse tilvirkning, omtrent 10 - 14, mål 12.5 for løv-ved og omtrent 20 - 24, mål 21, for nåletre), mens etter oksygen delignifikasjon er K Nr. generelt i området på omtrent 5-10. When entering the oxygen delignification step, mass K Nr varies. for the particular pulp range from about 10 - 26 depending on the type of wood (e.g. for Kraft-pulp production, about 10 - 14, measure 12.5 for hardwood and about 20 - 24, measure 21, for softwood), while after oxygen delignification is K No. generally in the range of about 5-10.
Et bearbeidningsskjema for å utføre fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i skjematisk form i Fig. 2. Trinnene angitt deri representerer et foretrukket driftssystem som maksimaliserer visse fordeler ifølge foreliggende oppfinnelse. Trefliser 2 blir ført inn i koker 4 hvor de blir kokt i en lut såsom en lut av natriumhydroksid og natriumsulfid. Kokeenheten 4 produserer en Kraft brunstokk 8 og en svartlut 6 inneholdende reaksjonsproduktene til lignin solubuliseringen. Brunstokken blir behandlet i vaskeenheter som fortrinnsvis omfatter blåsetank 10 og vasker 12 hvor gjenværende lut innbefattet i massen blir fjernet. Mange fremgangsmåter er tilgjengelige og velkjente innenfor fagområdet for vasking av brunstokk, såsom diffusjonsvasking, roterende trykkvasking, horisontalt beltefiltrering og fortynning/ekstrahering. Sikting av brunstoff blir ofte utført enten før eller etter vasketrinnene for å fjerne store deler av udefinert tre for spesial-bearbeidning. A processing scheme for carrying out the method according to the present invention is shown in schematic form in Fig. 2. The steps indicated therein represent a preferred operating system which maximizes certain advantages of the present invention. Wood chips 2 are fed into boiler 4 where they are boiled in a lye such as a lye of sodium hydroxide and sodium sulphide. The boiling unit 4 produces a Kraft brown stock 8 and a black liquor 6 containing the reaction products of the lignin solubilization. The brown log is processed in washing units which preferably comprise a blow tank 10 and washers 12 where the remaining lye contained in the pulp is removed. Many methods are available and well known in the art for washing brownwood, such as diffusion washing, rotary pressure washing, horizontal belt filtration and dilution/extraction. Sieving of brown matter is often carried out either before or after the washing steps to remove large parts of undefined wood for special processing.
Den vaskede brunstokken blir ført inn i en behandlingsenhet 14 hvor den blir behandlet med en alkalisk oppløsning og opprettholdt ved en konsistens på mindre enn omtrent 10% og fortrinnsvis mindre enn omtrent 5%. Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter fortrinnsvis innretninger for innføring av tilskuddskaustik 16 inn i behandlingstrinnet for å opprettholde det ønskede kaustik anvendelsesnivået. Den behandlede massen 18 blir ført til en fortykningsenhet 20 hvor konsistensen til massen blir øket, ved pressing f.eks. til minst omtrent 20 vektprosent og fortrinnsvis til omtrent 25% til omtrent 35%. Væsken 22 fjernet fra fortykningsenheten 20 blir fortrinnsvis tilbakeført til vaskeenhet 12 for ytterligere anvendelse. Høy konsistens "presset" brunstokk 24 produsert i fortykningsenheten 20 blir ført til oksygen delignifikasjonsreaktorbeholderen 26 hvor den blir kontaktet med gassformig oksygen 28. Den delignifiserte brunstokken 30 blir fortrinnsvis ført gjennom blåsetank 32 og deretter til en andre vaskeenhet 34 hvori massen blir vasket med vann for å fjerne eventuelle oppløste organiske stoffer for å produsere masse 36 med høy kvalitet og lite farge. I det minste en del av utløpet 38 fra dette vasketrinnet blir fortrinnsvis tilbakeført til vaskeenhet 12 for anvendelse deri. Utløpet 13 fra vaskeenhet 12 kan bli resirkulert alene eller eventuelt med alle eller en del av utløpet 38 til enten blåsetank 10 eller svartlut linje 6. I tillegg kan den delvis delignifiserte massen oppnådd etter oksygen delignifisering bli siktet for å fjerne fiberbunter fra massen som ikke er blitt separert for ytterligere behandling såsom mekanisk maling. Herifra kan masse 36 bli sendt til påfølgende bleketrinn for å fremstille et fullstendig bleket produkt. The washed brown log is fed into a treatment unit 14 where it is treated with an alkaline solution and maintained at a consistency of less than about 10% and preferably less than about 5%. The method according to the present invention preferably includes devices for introducing supplementary caustic 16 into the treatment step in order to maintain the desired caustic application level. The treated mass 18 is taken to a thickening unit 20 where the consistency of the mass is increased, by pressing e.g. to at least about 20% by weight and preferably to about 25% to about 35%. The liquid 22 removed from the thickening unit 20 is preferably returned to the washing unit 12 for further use. High consistency "pressed" lignite 24 produced in the thickener 20 is fed to the oxygen delignification reactor vessel 26 where it is contacted with gaseous oxygen 28. The delignified lignite 30 is preferably passed through blow tank 32 and then to a second washing unit 34 in which the pulp is washed with water for to remove any dissolved organic matter to produce pulp 36 with high quality and little color. At least part of the outlet 38 from this washing step is preferably returned to the washing unit 12 for use therein. The outlet 13 from the washing unit 12 can be recycled alone or possibly with all or part of the outlet 38 to either blow tank 10 or black liquor line 6. In addition, the partially delignified pulp obtained after oxygen delignification can be sieved to remove fiber bundles from the pulp that are not been separated for further processing such as mechanical grinding. From here, mass 36 can be sent to subsequent bleaching steps to produce a fully bleached product.
I en bestemt foretrukket fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse som vist i Fig. 2 for på en vellykket måte å anvende ozonbleking, kan Kraft massetilvirkning av treet bli utført, etterfulgt av den modifiserte lav-konsistens alkali behandlingen/høy-konsistens oksygen delignifikasjonsfrem-gangsmåten (0m) beskrevet ovenfor. For nåletrær, som angitt ovenfor, resulterer denne kombinasjonen i en masse med et K Nr. på omtrent 8 til 10, fortrinnsvis 9, og en viskositet som er høyere enn omtrent 13 til 14. Det er alternativt mulig å utsette treet for Kraft-AQ masse tilvirkning etterfulgt av et konvensjonelt oksygen delignifikasjonstrinn (dvs., 0, høy konsistens alkalisk behandling etterfulgt av høy konsistens oksygen delignifikasjon) for å oppnå en masse som har lignende karaktertrekk. Istedet for Kraft-AQ masse tilvirkning er det også mulig å anvende utvidete delignifikasjonsprosesser, etterfulgt av et standard oksygen delignifikasjonstrinn for å oppnå masse med de ønskede egenskaper. Det er også nyttig, men mindre foretrukket på grunn av økende kostnader eller prosesstrinn, kombinasjon av Kraft masse tilvirkning med utvidete delignifikasjonsteknikker såsom Kamyr MCC, Beloit RDH eller Sunds Cold Blow Cooking process, som beskrevet i bakgrunnsdelen i denne beskrivelsen, etterfulgt av konvensjonell oksygen delignifikasjon. In a particular preferred method according to the present invention as shown in Fig. 2 to successfully apply ozone bleaching, Kraft pulping of the wood can be carried out, followed by the modified low-consistency alkali treatment/high-consistency oxygen delignification process (0m ) described above. For conifers, as indicated above, this combination results in a pulp with a K No. of about 8 to 10, preferably 9, and a viscosity greater than about 13 to 14. Alternatively, it is possible to subject the wood to Kraft-AQ pulping followed by a conventional oxygen delignification step (ie, 0, high consistency alkaline treatment followed by high consistency oxygen delignification) to obtain a pulp that has similar character traits. Instead of Kraft-AQ pulp production, it is also possible to use extended delignification processes, followed by a standard oxygen delignification step to obtain pulp with the desired properties. It is also useful, but less preferred due to increasing costs or process steps, to combine Kraft pulping with extended delignification techniques such as Kamyr MCC, Beloit RDH or Sund's Cold Blow Cooking process, as described in the background section of this description, followed by conventional oxygen delignification .
Hvilke som helst av de mange forskjellige massetilvirknings-og oksygen delignifikasjonstrinnene kan bli anvendt i kombinasjon dersom de tilveiebringer ovennevnte K Nr. og viskositetsverdiene før ozontrinnet. Any of the many different pulping and oxygen delignification steps may be used in combination if they provide the above K No. and the viscosity values before the ozone step.
Konvensjonell Kraft masse tilvirkning etterfulgt av konvensjonell delignifikasjon er generelt ikke akseptabel i foreliggende oppfinnelse, med unntagelse av visse løvtrær såsom asp som er relativt lett å delignifisere og bleke, på grunn av at for en gitt treart krever kombinasjonen av disse konvensjonelle teknikkene normalt anvendelse av størst mengde ozon i ozontrinnet med samtidig høyere cellulosenedbrytning. Conventional Kraft pulp production followed by conventional delignification is generally not acceptable in the present invention, with the exception of certain hardwoods such as aspen which are relatively easy to delignify and bleach, due to the fact that for a given wood species the combination of these conventional techniques normally requires the application of the greatest amount of ozone in the ozone stage with simultaneously higher cellulose breakdown.
Ved anvendelse av foreliggende oppfinnelse kan ozonforbruket bli redusert ved anvendelse av et antall alternative veier, såsom standard Kraftkoking etterfulgt av et modifisert oksygen delignifikasjonstrinn (0m) eller modifisert Kraft masse tilvirkning ved utvidet delignifikasjon (såsom Kamyr MCC, Beloit RDH eller Sunds Cold Blow) etterfulgt av et konvensjonelt oksygen delignifikasjonstrinn (0), eller ved Kraft-AQ koking etterfulgt av et konvensjonelt oksygen delignifikasjonstrinn (0) som beskrevet ovenfor. Selv en høyere reduksjon i ozonforbruket vil bli oppnådd både ved anvendelse av modifisert Kraft masse tilvirkning med utvidet delignifikasjon (Kamyr MCC, Beloit RDH eller Sunds Cold Blow) etterfulgt av et modifisert oksygen delignifikasjonstrinn (0m), eller alternativt når en Kraft-AQ kokeprosess med utvidet delignifikasjon (Kamyr MCC, Beloit RDH eller Sunds Cold Blow) blir etterfulgt av et konvensjonelt oksygen delignifikasjonstrinn (0) ved anvendelse av alle disse teknikkene sammen i en prosess, dvs. Kraft-AQ koking modifisert av utvidet delignifikasjon (Kamyr MCC, Beloit RDH eller Sunds Cold Blow), etterfulgt av et modifisert oksygen delignifikasjonstrinn (0m), reduserer mengden av ozon som blir konsumert ytterligere. Reduksjon i mengden av ozon som blir konsumert muliggjør generelt at viskositeten til massen blir opprettholdt ved akseptable nivåer. By applying the present invention, ozone consumption can be reduced by using a number of alternative routes, such as standard Kraft cooking followed by a modified oxygen delignification step (0m) or modified Kraft pulp production by extended delignification (such as Kamyr MCC, Beloit RDH or Sunds Cold Blow) followed of a conventional oxygen delignification step (0), or by Kraft-AQ boiling followed by a conventional oxygen delignification step (0) as described above. Even a higher reduction in ozone consumption will be achieved both when using modified Kraft pulp production with extended delignification (Kamyr MCC, Beloit RDH or Sunds Cold Blow) followed by a modified oxygen delignification step (0m), or alternatively when a Kraft-AQ cooking process with extended delignification (Kamyr MCC, Beloit RDH or Sunds Cold Blow) is followed by a conventional oxygen delignification step (0) using all these techniques together in one process, i.e. Kraft-AQ cooking modified by extended delignification (Kamyr MCC, Beloit RDH or Sund's Cold Blow), followed by a modified oxygen delignification step (0m), further reduces the amount of ozone consumed. Reduction in the amount of ozone consumed generally enables the viscosity of the pulp to be maintained at acceptable levels.
Fordelene ved anvendelsen av det modifiserte høy konsistens oksygen delignifikasjonsbleketrinnet (0m) beskrevet ovenfor, blir klart illustrert ved sammenligning av K Nr. og viskosi-tetene oppnådd ved anvendelse av southern nåletrær med beslektede prosesser under ellers vesentlig identiske prosess-betingelser. Ved anvendelse av en konvensjonell Kraft massetilvirkningsprosedyre og konvensjonell høy konsistens oksygen delignifikasjonsbleking vil de resulterende massene som blir oppnådd vanligvis ha et K Nr. på omtrent 12 til 14 og en viskositet på omtrent 15. Dette K Nr. er for stort for å muliggjøre senere delignifikasjon ved anvendelse av ozontrinnet. Anvendelse av konvensjonell Kraft masse tilvirkning med den modifiserte konsistens oksygen-blekingen resulterer overraskende i en masse som har et K Nr. på mindre enn omtrent 9, mens viskositeten til massen er over omtrent 12 til 14. Dette foretrukne masse K Nr. muliggjør anvendelse av ozondelignifikasjonsbleketrinnet ifølge oppfinnelsen. The advantages of using the modified high consistency oxygen delignification bleaching step (0m) described above are clearly illustrated by comparison of K No. and the viscosities obtained using southern conifers with related processes under otherwise essentially identical process conditions. Using a conventional Kraft pulping procedure and conventional high consistency oxygen delignification bleaching, the resulting pulps obtained will typically have a K No. of about 12 to 14 and a viscosity of about 15. This K No. is too large to enable later delignification when applying the ozone step. Application of conventional Kraft pulp production with the modified consistency oxygen bleaching surprisingly results in a pulp having a K No. of less than about 9, while the viscosity of the pulp is above about 12 to 14. This preferred pulp K No. enables the use of the ozone delignification bleaching step according to the invention.
3. Ozontrinnet 3. The ozone layer
Det neste trinnet ifølge fremgangsmåten i oppfinnelsen er ozondelignifikasjon og bleking av den oksygen-delignifiserte brunstokk-massen. Denne ozonbehandlingen foregår i en ozonreaktor som er beskrevet i detaljer nedenfor og illustrert i Fig. 2, 3 og 3A. For behandling av massen med ozon blir massen behandlet for å oppnå den mest effektive selek-tive delignifikasjonen av massen og å minimalisere det kjemiske angrepet av ozon på cellulosen. Den innkommende massen 36 blir ført inn i en blandingsbeholder 40 hvor den blir fortynnet til en lav konsistens. En syre 42 såsom svovelsyre, maursyre, eddiksyre eller lignende, blir tilsatt til massen med lav konsistens for å redusere pH til massen i blandingsbeholderen 40 i en grad på omtrent 1 til 4, fortrinnsvis mellom 2 og 3. pH blir justert som beskrevet ovenfor på grunn av at det er kjent at den relative effektiviteten til ozonbleking av massene er avhengig av pH til masseblandingen. Lavere pH verdier ser ikke ut til å ha noen fordelaktig virkning på den videre bearbeidingen av massen, mens økning av pH til over omtrent 4 til 5 forårsaker en reduksjon i viskositeten og en økning i ozonforbruket. The next step according to the method in the invention is ozone delignification and bleaching of the oxygen-delignified brown cane mass. This ozone treatment takes place in an ozone reactor which is described in detail below and illustrated in Figs. 2, 3 and 3A. For treating the pulp with ozone, the pulp is treated to achieve the most effective selective delignification of the pulp and to minimize the chemical attack of ozone on the cellulose. The incoming mass 36 is fed into a mixing container 40 where it is diluted to a low consistency. An acid 42 such as sulfuric acid, formic acid, acetic acid or the like is added to the low consistency pulp to reduce the pH of the pulp in the mixing vessel 40 to a degree of about 1 to 4, preferably between 2 and 3. The pH is adjusted as described above at because it is known that the relative effectiveness of ozone bleaching of the pulps is dependent on the pH of the pulp mixture. Lower pH values do not appear to have any beneficial effect on the further processing of the pulp, while increasing the pH above about 4 to 5 causes a reduction in viscosity and an increase in ozone consumption.
Den surgjorte massen blir behandlet med chelateringsmiddel 44 for å kompleksbinde eventuelle metaller eller metallsalter som kan være tilstede i massen. Dette chelateringstrinnet blir anvendt for å gjøre slike metaller ureaktive eller uskadelige i ozonreaktoren slik at de ikke vil forårsake nedbrytning av ozonet og derved redusere effektiviteten av ligninfjerningen og også redusere viskositeten til cellulosen . The acidified pulp is treated with chelating agent 44 to complex any metals or metal salts that may be present in the pulp. This chelation step is used to render such metals unreactive or harmless in the ozone reactor so that they will not cause decomposition of the ozone and thereby reduce the efficiency of the lignin removal and also reduce the viscosity of the cellulose.
Chelateringsmidlene er i seg selv kjente og omfatter f.eks. polykarboksylat og polykarboksylatderivater såsom di-, tri-og tetra-karboksylater, amider og lignende. Foretrukne chelateringsmidler for denne ozonbehandlingen av økonomiske og effektive grunner omfatter DTPA, EDTA og oksalsyre. Mengdene av disse chelateringsmidlene varierer fra omtrent 0.1 vektprosent til omtrent 0.2 vektprosent av ovnstørr masse er generelt effektiv selv om ytterligere mengder kan være nødvendig når høye metallionkonsentrasjoner er tilstede. The chelating agents are known per se and include e.g. polycarboxylate and polycarboxylate derivatives such as di-, tri- and tetra-carboxylates, amides and the like. Preferred chelating agents for this ozone treatment for economic and efficiency reasons include DTPA, EDTA and oxalic acid. Amounts of these chelating agents ranging from about 0.1 weight percent to about 0.2 weight percent of oven dry pulp are generally effective although additional amounts may be required when high metal ion concentrations are present.
Effektiviteten av ozonblekeprosessen blir kontrollert av et antall innbyrdes relaterte prosessparametre, inkludert pH nivå og mengden av metallsalter i massen som angitt ovenfor. En annen meget viktig parameter er konsistensen av massen iløpet av ozonblekeprosessen. Massen som skal bli bleket må inneholde tilstrekkelig vann slik at vannet eksisterer som en kontinuerlig fase gjennom de individuelle fibrene, dvs. fiberen bør være tilstrekkelig mettet med vann. Vannet i fiberen muliggjør overføring av ozonet fra den gassformige ozonatmosfæren for både å behandle den ytre overflaten av fibrene, og muligens mer viktig, for ozonet å bli overført via vannfasen til den mindre tilgjengelige indre delen av de individuelle fibrene og derved tilveiebringe en mer fullstendig fjerning av lignin fra fibrene. Konsistensen bør derimot ikke være så lav at ozonet blir fortynnet og kjemisk nedbrudt istedet for å bleke massen. The effectiveness of the ozone bleaching process is controlled by a number of interrelated process parameters, including the pH level and the amount of metal salts in the pulp as indicated above. Another very important parameter is the consistency of the pulp during the ozone bleaching process. The pulp to be bleached must contain sufficient water so that the water exists as a continuous phase throughout the individual fibers, i.e. the fiber should be sufficiently saturated with water. The water in the fiber allows the transfer of the ozone from the gaseous ozone atmosphere to both treat the outer surface of the fibers and, possibly more importantly, for the ozone to be transferred via the water phase to the less accessible interior of the individual fibers thereby providing more complete removal of lignin from the fibers. However, the consistency should not be so low that the ozone is diluted and chemically broken down instead of bleaching the mass.
Det foretrukne konsistensområdet, spesielt for southern U.S. nåletrær, har blitt funnet å være mellom omtrent 2856 og omtrent 50%, idet optimale resultater oppnås ved mellom omtrent 3856 og 4556. Innenfor ovennevnte områder blir foretrukne resultater oppnådd som angitt under relative mengder av delignifikasjon, den relative lave mengden av degradering av cellulose og den tydelige økningen i lyshet av de behandlede massene. The preferred consistency range, especially for the southern U.S. conifers, have been found to be between about 2856 and about 50%, with optimum results being obtained at between about 3856 and 4556. Within the above ranges, preferred results are obtained as indicated under relative amounts of delignification, the relatively low amount of degradation of cellulose and the clear increase in lightness of the treated masses.
Reaksjonstemperaturen hvorpå ozonblekingen utføres er likeledes en viktig kontrollerende faktor i fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Ozontrinnet kan effektivt bli utført ved temperaturer opp til en viss kritisk temperatur, hvor reaksjonen begynner å forårsake omfattende degradering av cellulosen. Denne kritiske temperaturen vil variere betraktelig avhengig av den spesielle typen av tre som blir anvendt for å danne massen og hvorledes massen er blitt behandlet tidligere. Maksimumstemperaturen til massefibrene hvorved reaksjonen bør bli utført, bør ikke overskride temperaturen der omfattende degradering av cellulose oppstår, som med southern U.S. nåletrær er ved et maksimum på omtrent 49°C - 66°C. The reaction temperature at which the ozone bleaching is carried out is likewise an important controlling factor in the method according to the present invention. The ozone step can be effectively carried out at temperatures up to a certain critical temperature, where the reaction begins to cause extensive degradation of the cellulose. This critical temperature will vary considerably depending on the particular type of wood used to form the pulp and how the pulp has been previously treated. The maximum temperature of the pulp fibers at which the reaction should be carried out should not exceed the temperature at which extensive degradation of cellulose occurs, as with southern U.S. conifers are at a maximum of about 49°C - 66°C.
Ozongassen som blir anvendt i blekeprosessen kan bli anvendt som en blanding av ozon med oksygen og/eller en inert gass, eller kan bli anvendt som en blanding av ozon med luft. Mengden av ozon som tilfredsstiller denne kan bli inkorporert i behandlingsgassene er begrenset av stabiliteten til ozonet i gassblandingen. Ozongassblandinger som vanligvis inneholder omtrent 1-8 vektprosent ozon i en ozon/oksygenblanding, eller omtrent 1 - 456 ozon i en ozon/luftblanding, er egnet for anvendelse i denne oppfinnelsen. Den høye konsentrasjonen av ozon i ozongass-blandingen muliggjør anvendelse av relativt mindre reaktorer og kortere reaksjonstider for å behandle ekvivalente mengder masse, for derved å minske kapitalkostnadene som er nødvendig for utstyret. Ozongass-blandingene inneholdende lavere mengder ozon er som regel billigere å fremstille og kan redusere driftskostnadene. The ozone gas used in the bleaching process can be used as a mixture of ozone with oxygen and/or an inert gas, or can be used as a mixture of ozone with air. The amount of ozone that satisfies this can be incorporated into the treatment gases is limited by the stability of the ozone in the gas mixture. Ozone gas mixtures typically containing about 1-8 weight percent ozone in an ozone/oxygen mixture, or about 1-456 ozone in an ozone/air mixture, are suitable for use in this invention. The high concentration of ozone in the ozone gas mixture enables the use of relatively smaller reactors and shorter reaction times to treat equivalent amounts of mass, thereby reducing the capital costs required for the equipment. The ozone gas mixtures containing lower amounts of ozone are usually cheaper to manufacture and can reduce operating costs.
En ytterligere kontrollerende faktor er den relative vekten av ozon anvendt for å bleke en gitt vekt av massen. Denne mengden blir bestemt, i det minste delvis, av mengden av lignin som skal bli fjernet iløpet av ozonblekeprosessen, balansert mot den relative mengden degradering av cellulose som kan bli tolerert iløpet av ozonblekingen. I henhold til den foretrukne fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen, vil en mengde av ozon bli anvendt som reagerer med omtrent 50% til 70% av lignin tilstede i massen. Hele mengden av lignin i massen blir ikke fjernet i ozonbleketrinnet som angitt av K Nr. på omtrent 3 til 4 oppnådd etter dette trinnet, på grunn av at fraværet av alt lignin i reaksjonssonen vil resultere i at ozonet reagerer omfattende med cellulosen for vesentlig å redusere polymerisasjonsgraden til cellulosen. I den foretrukne fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen vil mengden av ozon som blir tilsatt, basert på den ovnstørkede-vekten av massen, være vanligvis omtrent fra 0. 2% til omtrent 1% for å nå lignin-nivåene på et 3-4 K Nr. Høyere mengder kan være nødvendig dersom betraktelige mengder av oppløste faste stoffer er tilstede i systemet. A further controlling factor is the relative weight of ozone used to bleach a given weight of pulp. This amount is determined, at least in part, by the amount of lignin to be removed during the ozone bleaching process, balanced against the relative amount of cellulose degradation that can be tolerated during the ozone bleaching process. According to the preferred method of this invention, an amount of ozone will be used which reacts with about 50% to 70% of the lignin present in the pulp. The entire amount of lignin in the pulp is not removed in the ozone bleaching step as specified by K Nr. of about 3 to 4 obtained after this step, because the absence of all lignin in the reaction zone will result in the ozone reacting extensively with the cellulose to substantially reduce the degree of polymerization of the cellulose. In the preferred method of this invention, the amount of ozone added, based on the oven-dried weight of the pulp, will generally be from about 0.2% to about 1% to reach the lignin levels of a 3-4 K No. Higher amounts may be required if significant amounts of dissolved solids are present in the system.
Reaksjonsstiden anvendt for ozonblekingstrinnet blir bestemt av den ønskede fullføringsraten av ozonblekereaksjonen som angitt ved fullstendig eller vesentlig fullstendig forbruk av ozonet som blir anvendt. Denne tiden vil variere avhengig av konsentrasjonen av ozonet i ozongass-blandingen, idet relativt mer konsentrerte ozonblandinger reagerer hurtigere, og den relative mengden lignin som det er ønskelig å fjerne. Tiden som er nødvendig er fortrinnsvis mindre enn 2 minutter, men prosedyren kan ta vesentlig lenger tid avhengig av andre reaksj onsparametre. The reaction time used for the ozone bleaching step is determined by the desired completion rate of the ozone bleaching reaction as indicated by complete or substantially complete consumption of the ozone being used. This time will vary depending on the concentration of the ozone in the ozone gas mixture, since relatively more concentrated ozone mixtures react more quickly, and the relative amount of lignin that is desired to be removed. The time required is preferably less than 2 minutes, but the procedure may take significantly longer depending on other reaction parameters.
Et viktig trekk er at massen blir bleket jevnt. Dette trekket oppnås delvis ved findeling av massen i diskrete flokkulatpartikler med en størrelse som har en tilstrekkelig liten diameter og som har en tilstrekkelig lav bulktetthet slik at ozongassblandingen fullstendig penetrerer de fleste fiberflokkulatene, dvs. som omfatter agglomereringer av fibre. Iløpet av findelingen var det ikke mulig å fullstendig separere massefibrene til bestemte fibre. Flokkulat-partiklene som var et resultat av findelingen har en relativ kompakt sentralkjerne omgitt av en mengde utgående fibre. Ifølge denne oppfinnelsen blir flokkulatpartikkelstørrelsen bestemt ved å måle det som var angitt å være den minste diameteren til denne relativt ikke-oppblåste sentralkjernen. An important feature is that the pulp is bleached evenly. This feature is achieved in part by comminuting the mass into discrete flocculent particles of a size which has a sufficiently small diameter and which has a sufficiently low bulk density so that the ozone gas mixture completely penetrates most of the fiber flocculates, i.e. which comprise agglomerations of fibres. During the fining, it was not possible to completely separate the pulp fibers into specific fibers. The flocculent particles that resulted from the fining have a relatively compact central core surrounded by a multitude of outgoing fibers. According to this invention, the flocculant particle size is determined by measuring what was stated to be the smallest diameter of this relatively uninflated central core.
Jevnheten av blekingen er i stor grad også avhengig av visse andre prosessparametre, men det er blitt oppdaget at dersom flokkulatpartikkel-størrelsen er begrenset til et maksimum på 5 mm, og fortrinnsvis til og med mindre f.eks. 3 mm, kan jevn behandling av en vesentlig hoveddel av disse partiklene lett bli oppnådd, som det fremkommer ved observering av- et betraktelig antall mørkere ublekede flokkulatsentre. Når flokkulatpartikkel-størrelsen var større enn omtrent 5 mm, var blekingen ujevn og dette fremkom med en mengde mørkere ublekede flokkulatsentre. Det er derfor viktig å oppnå tilstrekkelig findeling slik at en hoveddel av flokkulatene har et mål under et gjennomsnitt på omtrent 5 mm for jevn ozonbehandling. The evenness of the bleaching is also largely dependent on certain other process parameters, but it has been discovered that if the flocculant particle size is limited to a maximum of 5 mm, and preferably even smaller, e.g. 3 mm, even treatment of a substantial majority of these particles can easily be achieved, as is evident from the observation of a considerable number of darker unbleached floc centers. When the floc particle size was greater than about 5 mm, the bleaching was uneven and this appeared with a lot of darker unbleached floc centers. It is therefore important to achieve sufficient fine division so that a major part of the flocs have a size below an average of approximately 5 mm for uniform ozone treatment.
En ytterligere viktig fremgangsmåteparameter er at iløpet av ozonblekeprosessen bør partiklene som skal bli bleket, bli utsatt for blandingen for ozonbleking ved blanding for å muliggjøre at ozongassblandingen har adgang til alle flok-kulatoverflater og at ozongassblandingen har lik adgang til alle flokkulatene. Blanding av massen i ozongass-blandingen gir gode resultater med hensyn på jevnhet sammenlignet med resultatene oppnådd med et statisk skikt av flokkulater der noen av flokkulatene blir isolert fra ozongassen relativt til andre flokkulater og derved bleket mindre enn andre flokkulater. A further important method parameter is that during the ozone bleaching process the particles to be bleached should be exposed to the mixture for ozone bleaching by mixing in order to enable the ozone gas mixture to have access to all floccule surfaces and for the ozone gas mixture to have equal access to all floccules. Mixing the mass in the ozone gas mixture gives good results with regard to uniformity compared to the results obtained with a static layer of flocculates where some of the flocculates are isolated from the ozone gas relative to other flocculates and thereby bleached less than other flocculates.
Forflytning av flokkulatene for å utsette dem for ozongass-blandingen forårsaker jevn behandling av flokkulatene med hensyn til hverandre. Denne behandlingen resulterer i at den ønskede mengden av lignin blir fjernet jevnt fra massen uten omfattende nedbrytning av cellulosen i fibrene som omfatter flokkulatene. Kontroll av ozonbehandlingen i henhold til denne oppfinnelsen ved anvendelse av en kontrollert partik-kelstørrelse og ved turbulent forflytning gjennom ozonbehandling er vist å resultere i en sluttmasse som vanligvis har mindre enn omtrent en 5% variasjon i GE lyshet, K Nr. og viskositet. Dersom behandlingen ikke er jevn, som i statiske skiktreaktorer, (dvs. reaktorer hvori partiklene ikke blir aggitert iløpet av ozonbehandlingen), blir noen deler av skiktet vesentlig overbleket mens andre deler forblir relativt upåvirkede på grunn av at strømningen av ozongass-blandingen gjennom den statiske skiktreaktoren ikke er jevn. Moving the flocs to expose them to the ozone gas mixture causes even treatment of the flocs with respect to each other. This treatment results in the desired amount of lignin being removed evenly from the pulp without extensive degradation of the cellulose in the fibers comprising the flocculants. Control of the ozone treatment according to this invention by using a controlled particle size and by turbulent movement through the ozone treatment has been shown to result in a final mass which usually has less than about a 5% variation in GE brightness, K No. and viscosity. If the treatment is not uniform, as in static bed reactors, (i.e. reactors in which the particles are not agitated during the ozone treatment), some parts of the bed are significantly bleached while other parts remain relatively unaffected due to the fact that the flow of the ozone gas mixture through the static the bed reactor is not uniform.
Behandling av masse ved høy konsistens med ozon uten å ta særlig hensyn til findeling av massefibrene eller riktig kontakt mellom de individuelle fibrene og reaktantgas-strømmen resulterer i en ujevn ozonbleking av fibrene. Foreliggende søknad angir en slik ujevn ozonbehandling med bokstavene "Zm". Anvendelse av en modifisert ozonteknikk ifølge foreliggende oppfinnelse, som angitt ovenfor, der fibrene blir findelte til en størrelse på omtrent 5 mm eller mindre og som blir riktig og jevnt kontaktet med ozongass-strømmen, er blitt betegnet "Zm". Treatment of pulp at high consistency with ozone without paying particular attention to the comminution of the pulp fibers or proper contact between the individual fibers and the reactant gas flow results in an uneven ozone bleaching of the fibers. The present application indicates such uneven ozone treatment with the letters "Zm". Application of a modified ozone technique according to the present invention, as indicated above, in which the fibers are comminuted to a size of about 5 mm or less and which are properly and uniformly contacted with the ozone gas stream, has been designated "Zm".
Masse som kommer ut av ozonreaktoren har en GE lyshet på omtrent minst 50$ og generelt rundt 50 til 70$, idet løvtrær vanligvis er over omtrent 55$. Massen (for løvtrær eller nåletrær) har også et K Nr. på mellom omtrent 3 og 4 (mål 3.5), som er fullstendig tilfredsstillende for en masse ved dette trinnet av fremgangsmåten. Pulp coming out of the ozone reactor has a GE lightness of about at least 50$ and generally around 50 to 70$, with hardwoods usually above about 55$. The pulp (for hardwoods or conifers) also has a K No. of between about 3 and 4 (measurement 3.5), which is completely satisfactory for a mass at this stage of the process.
En apparatur som er spesielt egnet for ozonbleking i henhold til foreliggende oppfinnelse er illustrert i Fig. 2, 3 og 3A. Som beskrevet ovenfor er vasket masse 36 ledet mot blandebe-holder 40 hvor den blir behandlet med en syre 42 og et chelateringsmiddel 44. Den surgjorte, chelaterte lav-konsistens-massen 46 blir ført inn i fortykningsenhet 48 for fjerning av overskuddsvæske 50 fra massen, såsom en dobbelt valserulle der konsistensen av massen blir øket til ønsket nivå. I det minste en del av denne overskuddsvæsken 5 0 kan bli resirkulert til blandingsbeholder 40, idet en gjenværende del blir ledet mot blåsetank 32. Den resulterende høy konsistensmassen 52 blir deretter sendt igjennom skruemater 54 som virker som en gassforsegling for ozongassen og deretter gjennom en findelingsenhet 56, såsom en fluffer, hvor massen blir findelt til massefiber-flokkulater 60 med en forut bestemt størrelse som, som angitt ovenfor, bør ha et mål på omtrent 5 mm eller mindre i størrelse. De findelte partiklene blir deretter ført inn i en dynamisk ozonreak-sjonsbeholder 58 som, som illustrert, er en transportør 62 drevet av motor 64. Transportør 62 er spesielt konstruert for blanding og transportering av massepartiklene 60 for å muliggjøre at hele overflaten av partiklene blir utsatt for ozongassblanding 66 gjennom forflytning av massen. Som vist i Fig. 2 blir massefiber-flokkulatene 60 etter behandlingen latt falle i fortynningstank 68. Fig. 3 er et tverrsnitt gjennom ozonreaktoren 58 som illustrerer arrangementet av massepartiklene 60 når de blir ført gjennom reaktoren av transportør 62. Fig. 3A er et tverrsnitt av en foretrukket transportør som anvender et padle-lignende arrangement for å forflytte findelte partikler gjennom reaksjonskammer 58. Fremgangsmåten i Fig. 2 viser massen som blir behandlet med ozon samtidig med ozon-gassblandingen. Alternativt kan derimot den delen av massen som er blitt bleket i størst grad først bli kontaktet med den nylig introduserte ozonblandingen inneholdende den maksimale mengden av ozon ved å føre den ozon-inneholdende gassen i en retning motstrøms for strømning av masse 60. Massen som går inn i reaktoren har det høyeste lignininnholdet og kontakter først den utgående, nærmest utnyttede ozonblandingen, for derved å tilveiebringe optimal sjanse for konsumering av omtrent all ozon. Dette er en effektiv fremgangsmåte for å strippe ozon fra ozon/oksygen eller ozon/luftblandingen. An apparatus which is particularly suitable for ozone bleaching according to the present invention is illustrated in Figs. 2, 3 and 3A. As described above, washed pulp 36 is led to mixing container 40 where it is treated with an acid 42 and a chelating agent 44. The acidified, chelated low-consistency pulp 46 is fed into thickening unit 48 for removing excess liquid 50 from the pulp, such as a double roller where the consistency of the mass is increased to the desired level. At least a portion of this excess liquid 50 can be recycled to the mixing vessel 40, with a remaining portion being directed towards the blow tank 32. The resulting high consistency mass 52 is then sent through screw feeder 54 which acts as a gas seal for the ozone gas and then through a comminution unit 56, such as a fluffer, where the pulp is comminuted into pulp fiber flocculates 60 of a predetermined size which, as indicated above, should measure about 5 mm or less in size. The finely divided particles are then fed into a dynamic ozone reaction vessel 58 which, as illustrated, is a conveyor 62 driven by motor 64. Conveyor 62 is specially designed for mixing and transporting the pulp particles 60 to enable the entire surface of the particles to be exposed for ozone gas mixture 66 through displacement of the mass. As shown in Fig. 2, the pulp fiber flocculates 60 after treatment are allowed to fall into dilution tank 68. Fig. 3 is a cross-section through the ozone reactor 58 illustrating the arrangement of the pulp particles 60 as they are carried through the reactor by conveyor 62. Fig. 3A is a cross-section of a preferred conveyor which uses a paddle-like arrangement to move finely divided particles through reaction chamber 58. The process in Fig. 2 shows the mass being treated with ozone simultaneously with the ozone gas mixture. Alternatively, however, the part of the pulp which has been bleached to the greatest extent can first be contacted with the newly introduced ozone mixture containing the maximum amount of ozone by passing the ozone-containing gas in a direction opposite to the flow of pulp 60. The pulp entering in the reactor has the highest lignin content and first contacts the outgoing, mostly utilized ozone mixture, thereby providing an optimal chance of consuming almost all of the ozone. This is an effective method for stripping ozone from the ozone/oxygen or ozone/air mixture.
Når ozon 66 blir kontaktet med massen sammen som vist i Fig. 2, kan den gjenværende oppbrukte ozongassen 70 bli isolert fra fortynnings tank 68. I tank 68 blir f ortynningsvann 72, som også virker som en ozongassforseling, tilsatt for å redusere konsistensen til massen til et lavt nivå for å lette forflytning av den blekede massen 74 gjennom påfølgende fremgangsmåtetrinn. When ozone 66 is contacted with the mass together as shown in Fig. 2, the remaining spent ozone gas 70 can be isolated from dilution tank 68. In tank 68, dilution water 72, which also acts as an ozone gas seal, is added to reduce the consistency of the mass to a low level to facilitate movement of the bleached mass 74 through subsequent process steps.
Oppbrukt ozongass 70 fra fortynningstank 68 blir rettet mot et bæregass-forbehandlingstrinn 76 hvor en bæregass 78 av oksygen eller luft blir tilsatt. Denne blandingen 80 er rettet mot ozongenerator 82 hvor den hensiktsmessige mengden av ozon blir dannet for å oppnå ønsket konsentrasjon. Den riktige ozon/luftblandingen 66 blir deretter ledet mot ozonreaktor 58 for delignifikasjon og bleking av massen. Spent ozone gas 70 from dilution tank 68 is directed to a carrier gas pretreatment step 76 where a carrier gas 78 of oxygen or air is added. This mixture 80 is directed towards the ozone generator 82 where the appropriate amount of ozone is formed to achieve the desired concentration. The correct ozone/air mixture 66 is then directed towards ozone reactor 58 for delignification and bleaching of the pulp.
Etter fullført ozonbleketrinn blir den vesentlige delignifiserte massen 74 på ny grundig vasket i vasker 84 som vist i After completion of the ozone bleaching step, the substantially delignified mass 74 is again thoroughly washed in washers 84 as shown in
Fig. 2 og minst en del av vannet 86 som ble isolert blir resirkulert til vaskeenhet 34 ifølge fremgangsmåten, for derved å danne vesentlige miljøfordeler fra eliminering av benyttet væske. Fig. 2 and at least part of the water 86 that was isolated is recycled to the washing unit 34 according to the method, thereby creating significant environmental benefits from the elimination of used liquid.
Den blekede lav konsistensmassen 74 vil etter ozonbehandling ha en redusert mengde lignin, og derfor et lavere K Nr. og en akseptabel viskositet. De nøyaktige verdiene for K Nr. og viskositeten som blir oppnådd er avhengig av den bestemte bearbeidningen som massen har blitt utsatt for. En southern U.S. nåletremasse som blir behandlet med en konvensjonell Kraft metode, opprinnelig delignifisert ved modifisert høy konsistens oksygen delignifikasjon (0m), og deretter ytterligere delignifisert med ozon, fortrinnsvis ved en modifisert jevn ozonbehandl ing (Zm), vil vanligvis ha et K Nr. på omtrent 3 - 4 og en viskositet på omtrent 10. Southern U.S. nåletremasse som blir utsatt for Kraft-AQ masse-tilvirkning og deretter for modifisert høy konsistens oksygen-bleking (0m) og modifisert jevn ozonbehandling (Zm) vil vanligvis ha et K Nr. på omtrent 2 og en viskositet som er høyere enn omtrent 12. The bleached low consistency pulp 74 will, after ozone treatment, have a reduced amount of lignin, and therefore a lower K Nr. and an acceptable viscosity. The exact values for K Nr. and the viscosity which is obtained depends on the particular processing to which the pulp has been subjected. A southern U.S. Softwood pulp that is treated with a conventional Kraft method, initially delignified by modified high consistency oxygen delignification (0m), and then further delignified with ozone, preferably by a modified uniform ozone treatment (Zm), will usually have a K Nr. of about 3 - 4 and a viscosity of about 10. Southern U.S. Softwood pulp subjected to Kraft-AQ pulping and then to modified high consistency oxygen bleaching (0m) and modified uniform ozone treatment (Zm) will usually have a K No. of about 2 and a viscosity greater than about 12.
Den resulterende massen 74 vil være tydelig lysere enn utgangsmassen. Southern nåletrær har f.eks. etter massetilvirkningsprosessen en GE lyshet på omtrent 1556 til 2556; etter oksygen-blekeprosessen, en GE lyshet på omtrent 2556 til 4556; og etter ozonblekeprosessen, en GE lyshet på omtrent 5056 til 7056. The resulting mass 74 will be clearly lighter than the starting mass. Southern conifers have e.g. after the pulping process a GE brightness of about 1556 to 2556; after the oxygen bleaching process, a GE brightness of about 2556 to 4556; and after the ozone bleaching process, a GE brightness of approximately 5056 to 7056.
4. Alkalisk ekstraksjon. 4. Alkaline extraction.
Den vaskede massen 88 fra ozontrinnet ble deretter kombinert med en tilstrekkelig mengde alkalisk materiale 90 i ekstrak-sjonsbeholder 92 for å oppnå ekstrahering. Masse 88 blir derfor utsatt for en vandig alkalisk oppløsning i en forut bestemt tid og ved en forut bestemt temperatur korrulert til mengden av alkalisk materiale, for oppløsning av en vesentlig del av eventuell lignin som er igjen i massen, i beholder 92. Denne ekstraheringsprosessen øker også lysheten av massen, vanligvis med omtrent 2 GE lyshet punkter. Deretter blir den alkalibehandlede massen 94 ledet til vaskeenhet 96 og den vandige alkaliske oppløsningen blir vasket fra massen for å fjerne vesentlig alt oppløst lignin fra massen, for derved å danne en vesentlig lignin-fri masse. Dette trinnet er velkjent for fagfolk innenfor dette området og det er ikke nødvendig med ytterligere kommentarer. Eksemplene illustrerer foretrukne ekstraheringsparametre for dette trinnet i fremgangsmåten. I det minste en del av den alkaliske oppløsningen 98 som blir isolert blir resirkulert til vaskeenhet 84. Vesentlige miljøfordeler blir oppnådd ved å unngå kloakk-gjennomgang av denne oppløsningen. The washed pulp 88 from the ozone step was then combined with a sufficient amount of alkaline material 90 in extraction vessel 92 to achieve extraction. Pulp 88 is therefore exposed to an aqueous alkaline solution for a predetermined time and at a predetermined temperature correlated to the amount of alkaline material, to dissolve a substantial part of any lignin remaining in the pulp, in container 92. This extraction process increases also the brightness of the mass, usually by about 2 GE brightness points. Next, the alkali-treated pulp 94 is directed to washing unit 96 and the aqueous alkaline solution is washed from the pulp to remove substantially all dissolved lignin from the pulp, thereby forming a substantially lignin-free pulp. This step is well known to those skilled in the art and no further comment is necessary. The examples illustrate preferred extraction parameters for this step of the process. At least a portion of the alkaline solution 98 which is isolated is recycled to the washing unit 84. Substantial environmental benefits are achieved by avoiding sewer passage of this solution.
I noen tilfeller, spesielt hvor målet er høyere sluttlyshet, kan ekstraheringstrinnet bli supplert ved inkorporering av en oksygenbehandling i det kaustiske ekstraksjonstrinnet (EQ). Dette alternativet som også er velkjent for fagfolk, trenger ikke å bli kommentert ytterligere her. In some cases, especially where higher final brightness is the goal, the extraction step can be supplemented by incorporating an oxygen treatment in the caustic extraction (EQ) step. This option, which is also well known to those skilled in the art, does not need to be commented on further here.
5. Ytterligere bleketrinn. 5. Additional bleaching step.
For de fleste papirfremstillingsformål er en sluttlyshet i området 50 til 65 ikke tilfredsstillende. For ytterligere å øke GE lysheten til det mer ønskede området på omtrent 70 til 95% blir massen utsatt for lysgjørende bleking, som hovedsakelig skal omdanne de kromofore gruppene på lignin som er igjen i massen til en farveløs tilstand. Etter ekstrahering og vasking av massen kan den lysgjørende blekingen av den ozon-blekede og ekstraherte massen bli utført ved anvendelse av forskjellige materialer. Som illustrert i Fig. 2 blir den vaskede massen 100 kombinert med det valgte blekemiddel 102 i blekebeholder 104. Det foretrukne blekemidlet er klordioksid eller peroksid. Etter bleking blir masse 106 vasket med vann 114 i vaskeenhet 108 og utløpet blir enten resirkulert 110 eller ført i kloakken 112. Når resirkulert, blir i det minste en del av vaskevannstrøm 110 ført til vaskeenhet 96. Den resulterende blekede massen 116 kan deretter bli oppsamlet og anvendt etter behov. For most papermaking purposes, a final lightness in the range of 50 to 65 is not satisfactory. To further increase the GE lightness to the more desired range of approximately 70 to 95%, the pulp is subjected to lightening bleaching, which will mainly convert the chromophoric groups on the lignin remaining in the pulp into a colorless state. After extraction and washing of the pulp, the brightening bleaching of the ozone-bleached and extracted pulp can be carried out using different materials. As illustrated in Fig. 2, the washed pulp 100 is combined with the selected bleaching agent 102 in bleaching container 104. The preferred bleaching agent is chlorine dioxide or peroxide. After bleaching, pulp 106 is washed with water 114 in washing unit 108 and the effluent is either recycled 110 or directed to sewer 112. When recycled, at least a portion of wash water stream 110 is directed to washing unit 96. The resulting bleached pulp 116 can then be collected and applied as needed.
En av hovedmaterialene som inntil nå er blitt anvendt og som generelt er meget effektive er klordioksid (D) (se Fig. 1). I henhold til oppfinnelsen muliggjør en hensiktsmessig mengde klordioksid masser med høy styrke og som har en verdi på GE lysheten som er større enn omtrent 8056. På grunn av at massene som går inn i klordioksidtrinnet har relativt lavt innhold av lignin, kan den lysgjørende blekingen med klordioksid bli utført i nærvær av bare fra omtrent 0.2556 til omtrent 1% klordioksid basert på ovnstørrvekten til massen. One of the main materials that has been used until now and which is generally very effective is chlorine dioxide (D) (see Fig. 1). According to the invention, an appropriate amount of chlorine dioxide enables pulps with high strength and having a value of GE lightness greater than about 8056. Due to the fact that the pulps entering the chlorine dioxide stage have a relatively low content of lignin, the brightening bleaching with chlorine dioxide be carried out in the presence of only from about 0.2556 to about 1% chlorine dioxide based on the oven dry weight of the pulp.
Klordioksidet som blir anvendt i lysgjøringsprosessen bør fortrinnsvis bli fremstilt ved en fremgangsmåte som er fri for elementær klor. Alternativt, men mindre foretrukket, kan klordioksid som inneholder en mindre mengde elementær klorin bli anvendt uten noen vesentlig økning i den relative mengden av de ønskede forurensende stoffer på grunn av den relativt lave mengden av lignin som er tilstede i den ozon-blekede massen. Utløpet til det siste bleketrinnet ifølge oppfinnelsen ved anvendelse av klordioksid er eksepsjonelt lavt og kan bli fjernet på en trygg måte som vist i Fig. 2. The chlorine dioxide that is used in the lightening process should preferably be produced by a method that is free of elemental chlorine. Alternatively, but less preferably, chlorine dioxide containing a smaller amount of elemental chlorine can be used without any significant increase in the relative amount of the desired contaminants due to the relatively low amount of lignin present in the ozone-bleached pulp. The discharge to the last bleaching step according to the invention using chlorine dioxide is exceptionally low and can be removed in a safe way as shown in Fig. 2.
Dersom kloakkføring av utløpet fra det siste klordioksid-bleketrinnet er uakseptabelt, kan strømmen derimot bli ytterligere renset ved å bli behandlet med en membranfiltreringsprosess såsom revers osmose. Denne teknikken gir et rent filtrat som kan bli resirkulert tilbake til tidligere bleketrinn for videre bruk. Dette har den fordelen at anvendelse av friskt vann blir redusert. De konsentrerte klorstrømmene som resulterer fra membranfiltreringen har relativt lavt volum. If sewage disposal of the effluent from the final chlorine dioxide bleaching step is unacceptable, the stream can, on the other hand, be further purified by being treated with a membrane filtration process such as reverse osmosis. This technique produces a clean filtrate that can be recycled back to the previous bleaching step for further use. This has the advantage that the use of fresh water is reduced. The concentrated chlorine streams resulting from the membrane filtration have a relatively low volume.
Det kan være noen tilfeller hvor ekstremt høy lyshet på massen er ønskelig, f.eks. 92 - 9556 GEB, hvor ytterligere bleketrinn kan være nødvendig. En ytterligere ekstraksjon og klordioksidbehandling kan være et vanlig valg for derved å danne en OmZmEDED blekesekvens. There may be some cases where extremely high lightness of the mass is desirable, e.g. 92 - 9556 GEB, where additional bleaching steps may be necessary. A further extraction and chlorine dioxide treatment may be a common choice to thereby form an OmZmEDED bleaching sequence.
Istedet for å anvende klordioksid for sluttlig bleking, kan den lysgjørende blekingen bli utført med hydrogenperoksid, som også vist i Fig. 1. Denne teknikken tilveiebringer en fullstendig klor-fri blekecyklus (som en OmZmEP sekvens), hvori ingen klorede materialer blir dannet i blekeprosessen og det flytende ekstraksjonsproduktet kan lett bli resirkulert uten nødvendigheten av arbeidsomme filtreringsteknikker. Når peroksider anvendes som blekemiddel, bør K Nr. til massen fra enten nåletrær eller løvtrær bli redusert til et nivå på omtrent 6 før ozoneringstrinnet for å oppnå, som et sluttprodukt etter peroksidbleketrinnet, en masse med akseptabel lyshet, dvs. en GE lyshet som er høyere enn omtrent 80%, på grunn av at peroksid ikke er like effektiv til bleking som klordioksid er. Når en fullstendig klor/klordioksid-fri prosess er ønskelig, gir peroksid akseptable resultater. Instead of using chlorine dioxide for final bleaching, the brightening bleaching can be performed with hydrogen peroxide, as also shown in Fig. 1. This technique provides a completely chlorine-free bleaching cycle (such as an OmZmEP sequence), in which no chlorinated materials are formed in the bleaching process and the liquid extraction product can be easily recycled without the necessity of laborious filtration techniques. When peroxides are used as bleaching agents, K No. until the pulp from either conifers or hardwoods is reduced to a level of about 6 before the ozonation step to obtain, as a final product after the peroxide bleaching step, a pulp of acceptable lightness, i.e. a GE lightness higher than about 80%, due to the fact that peroxide is not as effective at bleaching as chlorine dioxide is. When a completely chlorine/chlorine dioxide-free process is desired, peroxide gives acceptable results.
Typiske peroksidlysgjørende midler og deres anvendelse i dette trinnet er konvensjonelt, og fagfolk er kjent med den hensiktsmessige konsentrasjonen, typer og anvendelse av slike peroksidmidler. Hydrogenperoksid er foretrukket. Typical peroxide brighteners and their use in this step are conventional, and those skilled in the art are familiar with the appropriate concentration, types and use of such peroxide agents. Hydrogen peroxide is preferred.
Den vaskede, videre lysgjorte massen har en GE lyshet på mellom omtrent 70 og 95%, og fortrinnsvis mellom omtrent 80 og 95%. De fysiske egenskapene til denne massen er i samsvar med de som oppnås fra masse produsert ved konvensjonelle CEDED eller OC/DED prosesser. The washed, further brightened pulp has a GE brightness of between about 70 and 95%, and preferably between about 80 and 95%. The physical properties of this pulp are consistent with those obtained from pulp produced by conventional CEDED or OC/DED processes.
6. Vasking av utløps resirkulerende materiale. 6. Washing of outlet recycling material.
I en hvilken som helst masseprosess er filtratbehandling en viktig faktor i den helhetlige økonomien eller kostnaden av driften av prosessen. Vannet som blir anvendt i prosessen krever både tilgang til en egnet kilde og en behandling av utløpet før frigjøringen. In any pulp process, filtrate treatment is an important factor in the overall economics or cost of operating the process. The water used in the process requires both access to a suitable source and treatment of the discharge before release.
I et forsøk på å redusere vannbehovet til prosessen er det ønskelig å resirkulere så mye av utløpet som mulig. Denne praksisen kan ikke bli anvendt med prosesser som anvender klor eller flere trinn av klordioksid, på grunn av at utløp produsert ved disse fremgangsmåtene inneholder store mengder klorider produsert som biprodukter fra slike kjemikalier. Resirkulering av disse utløpene forårsaker derfor en opphop-ning av klorider som igjen forårsaker enten korrosjon av bearbeidningsutstyret eller anvendelse av dyre konstruksjons-materialer. I tillegg krever slike resirkulerte utløp vesentlig behandling før disse utløpene kan bli uttømt fra møllen og krever dermed ytterligere forbruk av utstyr og behandlingskjemikalier. In an attempt to reduce the water requirement of the process, it is desirable to recycle as much of the effluent as possible. This practice cannot be used with processes that use chlorine or multiple stages of chlorine dioxide, due to the fact that effluent produced by these processes contains large amounts of chlorides produced as by-products from such chemicals. Recycling of these effluents therefore causes an accumulation of chlorides which in turn causes either corrosion of the processing equipment or the use of expensive construction materials. In addition, such recycled effluents require substantial treatment before these effluents can be discharged from the mill and thus require further consumption of equipment and treatment chemicals.
Som illustrert i Fig. 4 resulterer anvendelse av enten konvensjonell CEDED prosess eller OC/DED teknikken i et betraktelig avfallsproblem med hensyn på avløpene som blir produsert fra vasketrinnene på grunn av de høye nivåene av klorid-inneholdende forbindelser som finnes deri. Som angitt ovenfor kan disse strømmene bli resirkulert, og blir fortrinnsvis behandlet før frigivelsen inn i miljøet. Resirkulering av avløpet kan bli anvendt for å redusere mengden av vann som blir anvendt, men deretter må prosessutstyret bli utsatt for økte korrosjonsrater på grunn av det økte klorid-nivået i det resirkulerte avløpet. As illustrated in Fig. 4, application of either the conventional CEDED process or the OC/DED technique results in a significant waste problem with regard to the effluents produced from the washing steps due to the high levels of chloride-containing compounds contained therein. As indicated above, these streams can be recycled, and are preferably treated prior to release into the environment. Recirculation of the effluent can be used to reduce the amount of water used, but then the process equipment must be exposed to increased corrosion rates due to the increased chloride level in the recycled effluent.
Anvendelse av OmZmED prosessen ifølge oppfinnelsen resulterer derimot i dannelsen av bare en minimal mengde klorinert materiale i vaskevannet og vannet kan bli trygt avgitt, dvs. i kloakken, innenfor de fleste standardene for miljøbeskytt-else. Dette avløpet kan alternativt bli behandlet med revers osmose for å tilveiebringe selv et enda renere filtrat som kan bli resirkulert til tidligere bleketrinn som vist for ytterligere anvendelser uten dannelse av klorider. Når et D bleketrinn er ønskelig, må det foretas trinn som reduserer etterspørselen etter klordioksid. Et EG trinn kan tillate at massen oppnår høyere lyshetsnivåer til tross for at ytterligere kostnader oppnås ved anvendelse av ytterligere natriumhydroksid og oksygen i dette trinnet. Det eksisterer også kjente industriprosedyrer for fremstilling av klordioksid hvorved gjenværende klornivåer blir minimalisert (f.eks. R8 prosessen vs. R3 prosessen). Disse reduserte klornivå-kjemikaliene er foretrukket for anvendelse i D trinnet for å redusere kloridnivåene av vaskevann-avløpet. Application of the OmZmED process according to the invention, on the other hand, results in the formation of only a minimal amount of chlorinated material in the washing water and the water can be safely discharged, i.e. into the sewer, within most standards for environmental protection. This effluent can alternatively be treated with reverse osmosis to provide itself with an even cleaner filtrate which can be recycled to previous bleaching steps as shown for further applications without the formation of chlorides. When a D bleaching step is desired, steps must be taken that reduce the demand for chlorine dioxide. An EG step can allow the pulp to achieve higher lightness levels despite additional costs being incurred by the use of additional sodium hydroxide and oxygen in this step. There are also known industrial procedures for the production of chlorine dioxide whereby residual chlorine levels are minimized (eg the R8 process vs. the R3 process). These reduced chlorine level chemicals are preferred for use in the D stage to reduce the chloride levels of the wash water effluent.
Istedetfor OmZmED kan man anvende OmZmEP prosessen ifølge oppfinnelsen for å oppnå ytterligere vesentlige fordeler i forhold til teknikkens stand på grunn av at ingen klorinerte forbindelser blir fremstilt. Dette muliggjør at hele avløpsmengden blir resirkulert uten at problemer med klorid-oppbygning i prosess-vaskevannstrømmene blir et problem. Instead of OmZmED, the OmZmEP process according to the invention can be used to achieve further significant advantages in relation to the state of the art due to the fact that no chlorinated compounds are produced. This enables the entire amount of wastewater to be recycled without problems with chloride build-up in the process wash water streams becoming a problem.
Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse fører til vesentlige fordeler med hensyn på reduksjoner i avløpsvolum, farge, COD, BOD og klorinerte organiske forbindelser. På grunn av at avløpet anvendt i vasketrinnene inneholder betraktelig reduserte kloridnivåer sammenlignet med tidligere fremgangsmåter som anvender klor, vil vaskeenhet-avløp ikke inneholde klorinerte organiske forbindelser eller gasser som krever behandling før uttømning. The method according to the present invention leads to significant advantages with regard to reductions in effluent volume, colour, COD, BOD and chlorinated organic compounds. Because the effluent used in the washing steps contains significantly reduced chloride levels compared to previous processes using chlorine, the washing unit effluent will not contain chlorinated organic compounds or gases that require treatment before discharge.
EKSEMPLER EXAMPLES
Dersom ikke annet er angitt, blir alle kjemiske prosent-andelene beregnet på grunnlag av vekten til ovnstørkede (OD) fibre. Fagfolk er videre klar over at lyshetsverdiene som er satt opp som mål, behøver ikke nødvendigvis å bli oppnådd nøyaktig, idet GEB verdier på pluss eller minus 2% fra målet er akseptable. I alle eksemplene med et D trinn, med unntagelse av Eksempel 11, ble en R-3 type klordioksid-oppløsning, kjent for å inneholde et 6:1 forhold av dioksid og elementær klorin, anvendt. Unless otherwise stated, all chemical percentages are calculated on the basis of the weight of oven-dried (OD) fibres. Those skilled in the art are also aware that the brightness values set as targets do not necessarily need to be achieved exactly, as GEB values of plus or minus 2% from the target are acceptable. In all the examples with a D step, with the exception of Example 11, an R-3 type chlorine dioxide solution, known to contain a 6:1 ratio of dioxide to elemental chlorine, was used.
EKSEMPEL 1 ( Comparativ) EXAMPLE 1 (Comparative)
Loblolly furuspon ble lab batch kokt ifølge betingelsene i Tabell I for å fremstille en konvensjonell Kraft masse. Den resulterende massen hadde et K Nr. på 22.6 og en viskositet på 27.1 eps. Kraft massen ble deretter utsatt for konvensjonell oksygenbehandling (Tabellene II og V) etterfulgt av bleking til en sluttlig mållyshet på 83 GEB ved anvendelse av både en konvensjonell OC/DED sekvens (Tabell III) og en OZmED blekesekvens (Tabeller IV og V). Ozonbleketrinnet ble kjørt ved 3556 konsistens med en ozonanvendelse på 0.6156. Som vist i Tabell VI og VII nedenfor produserer OZmED blekingen under disse betingelsene en masse med akseptable styrkeforhold sammenlignet med 8356 GE mållyshet OC/DED grunnlinjernasse. Under disse betingelsene hadde OZmED massen marginal viskositet på 9.7 eps. Styrkeegenskapene ble målt på en OZmED masse hvor den siste D-trinn anvendelsen var 2.5SÉ. Mål-lysheten ble bare nådd med en omfattende klordioksid-tilsetning. OZmED massenes respons overfor klordioksid-behandlingen viser at høyere lyshet kan bare oppnås ved å øke ozonanvendelsen betraktelig, som da forårsaker at massen får betraktelig viskositets- og styrketap. Loblolly pine shavings were lab batch cooked according to the conditions in Table I to produce a conventional Kraft pulp. The resulting pulp had a K No. of 22.6 and a viscosity of 27.1 eps. The kraft pulp was then subjected to conventional oxygen treatment (Tables II and V) followed by bleaching to a final target brightness of 83 GEB using both a conventional OC/DED sequence (Table III) and an OZmED bleaching sequence (Tables IV and V). The ozone bleach step was run at 3556 consistency with an ozone application of 0.6156. As shown in Tables VI and VII below, the OZmED bleach under these conditions produces a mass with acceptable strength ratios compared to the 8356 GE target lightness OC/DED baseline mass. Under these conditions, the OZmED mass had a marginal viscosity of 9.7 eps. The strength properties were measured on an OZmED mass where the last D-stage application was 2.5SÉ. The target brightness was only reached with extensive chlorine dioxide addition. The response of the OZmED pulps to the chlorine dioxide treatment shows that higher lightness can only be achieved by increasing the use of ozone considerably, which then causes the pulp to experience a considerable loss of viscosity and strength.
EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2
En Kraft/AQ brunstokk ble fremstilt i en laboratorie batch koker fra loblolly furuspon som beskrevet i Tabell VIII. K Nr. til den resulterende grunnstokken var 18.3 og viskositeten var 20.6 eps. Kraft/AQ massebetingelsene fremstilt i en masse som har et betraktelig lavere lignininnhold enn i Eksempel 1 som det fremkommer av K Nr., uten uakseptabel ødeleggelse av massestyrken som vist ved viskositeten. Kraft/AQ brunstokk ble deretter utsatt for ytterligere bleking ved anvendelse av den konvensjonelle OC/DED sekvensen og OZmED sekvensen som vist i Tabellene II, III, IV og V til en mål-lyshet på 8356 GEB. Anvendelse av Kraft AQ masse-behandlingsteknologien oppnådde målet av å fremstille en utgangsmasse med av lavt K Nr., som har akseptable viskosi-tetegenskaper, for ozonbleke-sekvensen. Ozonbleketrinnet ble drevet ved 35% konsistens med en ozonanvendelse på 0.3556 og 1.656 CIO2 ble anvendt i det siste D trinnet for å nå målet for lyshet. A Kraft/AQ brown log was prepared in a laboratory batch cooker from loblolly pine shavings as described in Table VIII. K No. to the resulting base stock was 18.3 and the viscosity was 20.6 eps. The Kraft/AQ pulp conditions produced in a pulp which has a considerably lower lignin content than in Example 1 as it appears from K No., without unacceptable destruction of the pulp strength as shown by the viscosity. Kraft/AQ brownwood was then subjected to further bleaching using the conventional OC/DED sequence and OZmED sequence as shown in Tables II, III, IV and V to a target lightness of 8356 GEB. Application of the Kraft AQ pulp processing technology achieved the goal of producing a starting pulp with a low K No., which has acceptable viscosity properties, for the ozone bleaching sequence. The ozone bleach stage was operated at 35% consistency with an ozone usage of 0.3556 and 1.656 CIO2 was used in the final D stage to achieve the lightness target.
Som vist i Tabellene IX og X nedenfor ble de optiske egenskapene som målt ved lyshetrespons i det siste klordioksidtrinnet forbedret og styrkeegenskapene var akseptable sammenlignet med OC/DED grunnlinjen. As shown in Tables IX and X below, the optical properties as measured by brightness response in the final chlorine dioxide step were improved and the strength properties were acceptable compared to the OC/DED baseline.
EKSEMPEL 3 ( Comparativ) EXAMPLE 3 (Comparative)
En furu Kraft brunstokk med et K Nr. på omtrent 24 ble presset til en konsistens på omtrent 30 - 36 vektprosent for å fremstille en matte med høy konsistens. Matten av brunstokk ble sprayet med en 10% natriumhydroksidoppløsning i en mengde som er tilstsrekkelig for å fremstille omtrent 2.5 vektprosent natriumhydroksid basert på massetørrvekt. Fortynningsvann ble tilsatt en mengde som er tilstrekkelig for å justere brunstokk matten til omtrent en konsistens på 27%. Brunstokk matten med høy konsistens ble deretter utsatt for oksygen delignifikasjon ved anvendelse av følgende betingelser: 110°C, 30 minutter, 648 KPa 02. A pine Kraft brown log with a K No. of about 24 was pressed to a consistency of about 30-36 weight percent to produce a high consistency mat. The brown cane mat was sprayed with a 10% sodium hydroxide solution in an amount sufficient to produce approximately 2.5 weight percent sodium hydroxide based on pulp dry weight. Dilution water was added in an amount sufficient to adjust the brownwood mat to approximately a consistency of 27%. The high consistency log mat was then subjected to oxygen delignification using the following conditions: 110°C, 30 minutes, 648 KPa 02.
EKSEMPEL 4 EXAMPLE 4
Furu Kraft brunstokk ifølge Eksempel 3 ble ført inn i et behandlingskar sammen med et tilstrekkelig volum 1056 NaOH oppløsning for å oppnå en 3056 NaOH tilsetning basert på ovnstørket masse. Tilstrekkelig fortynningsvann ble tilsatt for å oppnå en konsistens på brunstokken på omtrent 3 vektprosent i behandlingsbeholderen. Brunstokken og den vandige natriumhydroksidoppløsningen ble jevnt blandet ved romtemperatur av en båndblander i omtrent 15 minutter. Den behandlede brunstokken ble deretter presset til en konsistens på omtrent 27 vektprosent. Etter pressing tilsvarte natrium-hydroksidet på fibren omtrent 2.556 som i Eksempel 3. Den behandlede brunstokken ble deretter delignifisert ifølge oksygen delignifikasjonsprosedyren beskrevet i Eksempel 3. En sammenligning er vist i Tabell XI. Furu Kraft brown log according to Example 3 was introduced into a treatment vessel together with a sufficient volume of 1056 NaOH solution to obtain a 3056 NaOH addition based on oven-dried pulp. Sufficient dilution water was added to achieve a brown log consistency of approximately 3% by weight in the treatment vessel. The brown stock and the aqueous sodium hydroxide solution were uniformly mixed at room temperature by a ribbon mixer for about 15 minutes. The treated brown log was then pressed to a consistency of approximately 27% by weight. After pressing, the sodium hydroxide on the fibers was approximately 2.556 as in Example 3. The treated brown log was then delignified according to the oxygen delignification procedure described in Example 3. A comparison is shown in Table XI.
Som det fremgår fra en sammenligning av Eksemplene 3 og 4, førte en foretrukket fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse ved anvendelse av en alkalitilsetning med lav konsistens etterfulgt av en oksygenbehandling (0m) med høy konsistens til fremstilling av en bleket brunstokk med større delignifikasjon (lavere K Nr.) enn tidligere fremgangsmåter uten noen vesentlig forandring i styrkeegenskapene. As can be seen from a comparison of Examples 3 and 4, a preferred method according to the present invention using a low consistency alkali addition followed by a high consistency oxygen treatment (0m) led to the production of a bleached brown log with greater delignification (lower K Nr .) than previous methods without any significant change in the strength properties.
Som et resultat av lavere K Nr. masse fremstilt ved denne fremgangsmåten, kan påfølgende bleketrinn bli justert for å tilpasse høyere lyshet, lavere lignininneholdende masse. Bleketrinnene for en slik masse krever dermed mindre blekemidler eller kortere bleketider enn for masser som ikke blir behandlet ifølge foreliggende oppfinnelse. As a result of lower K No. pulp produced by this process, subsequent bleaching steps can be adjusted to accommodate higher lightness, lower lignin containing pulp. The bleaching steps for such pulp thus require less bleaching agents or shorter bleaching times than for pulps that are not treated according to the present invention.
EKSEMPEL 5 EXAMPLE 5
Masse fremstilt fra furu i henhold til 0m fremgangsmåten i Eksempel 4 i foreliggende oppfinnelse blir sammenlignet med den som blir fremstilt konvensjonelt (0) (dvs. uten lav konsistens alkalisk behandlingstrinn). Den gjennomsnittlige kaustiske dosen for høy konsistens oksygen delignifikasjon av brunstokkmassen ble funnet å være 20.4 kg pr. ovnstørket tonn (kg/t) eller 2. 3%. Ved dette nivået var den gjennomsnittlige reduksjonen i K Nr. i oksygen delignifikasjonsreaktoren ti enheter. For samme nivå kaustisk applisert til massen ifølge et foretrukket behandlingstrinn, ble en gjennomsnittlig K Nr. reduksjon iløpet av delignifikasjonen funnet å være 13 enheter: en 30% forbedring sammenlignet med den konvensjonelle fremgangsmåten. Pulp produced from pine according to the 0m method in Example 4 of the present invention is compared with that produced conventionally (0) (ie without a low consistency alkaline treatment step). The average caustic dose for high consistency oxygen delignification of the brownwood pulp was found to be 20.4 kg per kiln-dried ton (kg/t) or 2.3%. At this level, the average reduction in K Nr. in the oxygen delignification reactor ten units. For the same level of caustic applied to the pulp according to a preferred treatment step, an average K No. reduction during delignification found to be 13 units: a 30% improvement compared to the conventional method.
Denne fordelen i delignifikasjonsselektivitet kan også bli vist ved en sammenligning av masseviskositeten. Gjennomsnittlig K Nr. og viskositet for konvensjonell masse var henholdsvis 2.1 og 14.4 eps. For foretrukket behandlings-prosess ifølge oppfinnelsen var gjennomsnittlig K Nr. ved vesentlig samme viskositet (14.0 eps) 8.3. This advantage in delignification selectivity can also be shown by a comparison of the pulp viscosity. Average K No. and viscosity for conventional pulp was 2.1 and 14.4 eps respectively. For the preferred treatment process according to the invention, the average K No. at essentially the same viscosity (14.0 eps) 8.3.
Delignifikasjonsselektiviteten kan også bli uttrykt som forandring i viskositet mot forandring i K Nr. mellom brunstokk og tilsvarende behandlede masser. Oksygen delignifikasjonsselektiviteten reduseres hurtig når forandring i K Nr. begynner å overskride 10 K Nr. enheter. Reduksjon i selektivitet observeres som en hurtig økning i forandring av viskositet for en gitt forandring i K Nr. Som et eksempel, for en forandring i K Nr. på 12 enheter overskrider den tilsvarende forandring av viskositeten 12 til 13 eps. For samme forandring i K Nr. (12) oppnådd ved delignif iserte masser som er blitt behandlet ved anvendelse av den foretrukne fremgangsmåten ble derimot forandringen i viskositet funnet å være 6 eps. Forandring i viskositet pr. forandring i K Nr. ser ut til å være konstant opp til en 16 til 17 K Nr. enhetforandring for masser oppnådd ved anvendelse av den foretrukne behandlingsprosessen ifølge oppfinnelsen. Resultatene er vist i Tabell XII. The delignification selectivity can also be expressed as change in viscosity versus change in K No. between brown logs and similarly treated pulps. Oxygen delignification selectivity is reduced rapidly when change in K Nr. begins to exceed 10 K No. units. Reduction in selectivity is observed as a rapid increase in change in viscosity for a given change in K No. As an example, for a change in K No. of 12 units, the corresponding change in viscosity exceeds 12 to 13 eps. For the same change in K No. (12) obtained with delignified pulps which have been treated using the preferred method, the change in viscosity was found to be 6 eps. Change in viscosity per change in K No. appears to be constant up to a 16 to 17 K No. unit change for masses obtained using the preferred treatment process of the invention. The results are shown in Table XII.
EKSEMPEL 6 EXAMPLE 6
En sørlig furumasse ble fremstilt i en 600 TPD fin papirmølle i drift ved anvendelse av den modifiserte oksygen delignifikasjons-prosessen (0m) med betingelsene ifølge Tabell II i kombinasjon med den jevne alkalibehandlingen som beskrevet i Eksemplene 4 og 5 og betingelsene som beskrevet i Tabell XIII nedenfor. 0-trinn massen fremstilt ved denne nye fremgangsmåten hadde de egenskapene som var nødvendige for en vellykket måte å fullføre blekeprosessen ved anvendelse av ozon, som beskrevet 1 utførelsesformen ifølge denne oppfinnelsen. Oksygentrinn massen hadde et K Nr. på 7.9 (sammenlignet med et typisk konvensjonelt O-trinn K Nr. på omtrent 12). Viskositeten til den delignifiserte massen var 15 eps og ble ikke betraktelig redusert av den høye graden av delignifikasjon som ble oppnådd ved anvendelse av den modifiserte oksygenprosessen. Denne massen kunne deretter bli ytterligere bleket med ozon, ved anvendelse av hvilke som helst av de mange fremgangsmåteformene beskrevet heri for å fremstille en masse med akseptabel sluttstyrke og optiske egenskaper. A southern pine pulp was prepared in a 600 TPD fine paper mill in operation using the modified oxygen delignification process (0m) with the conditions of Table II in combination with the steady alkali treatment described in Examples 4 and 5 and the conditions described in Table XIII below. The 0-stage pulp produced by this new method had the properties necessary for a successful way to complete the bleaching process using ozone, as described in the embodiment according to this invention. The oxygen level mass had a K No. of 7.9 (compared to a typical conventional O-stage K No. of about 12). The viscosity of the delignified pulp was 15 eps and was not significantly reduced by the high degree of delignification achieved using the modified oxygen process. This pulp could then be further bleached with ozone, using any of the many methods described herein to produce a pulp of acceptable final strength and optical properties.
C/DED blekingen av denne massen ble fullført i laboratorie, som beskrevet i Tabell XIV, for å tilveiebringe en grunnlinje for sammenligning av egenskaper. The C/DED bleaching of this pulp was completed in the laboratory, as described in Table XIV, to provide a baseline for comparison of properties.
Ozonbleketrinnet ble utført i en pilot anleggreaktor som vist i Fig. 2. Betingelsene for drift av pilot anlegg-reaktoren er vist i Tabell XV. The ozone bleaching step was carried out in a pilot plant reactor as shown in Fig. 2. The conditions for operating the pilot plant reactor are shown in Table XV.
Den ozonblekede masse som ble dannet i pilot anleggreaktoren ble deretter behandlet i ekstraksjons- og klordioksidtrinnene i laboratorie, som beskrevet i Tabell V ovenfor, for å fremstille et sluttlig bleket masseprodukt med lyshet beregnet som mål. En sluttlig D trinn tilsetning på bare 1.0$ CIO2 ble anvendt på fibren. The ozone-bleached pulp formed in the pilot plant reactor was then processed in the extraction and chlorine dioxide steps in the laboratory, as described in Table V above, to produce a final bleached pulp product of target brightness. A final D stage addition of only 1.0$ CIO2 was applied to the fiber.
Styrken og de optiske egenskapene til den ozonblekede massen var akseptable sammenlignet med den konvensjonelle OC/DED grunnlinjen og resultatene av sammenligningen er vist i The strength and optical properties of the ozone bleached pulp were acceptable compared to the conventional OC/DED baseline and the results of the comparison are shown in
Tabellene XVI og XVII nedenfor. Tables XVI and XVII below.
EKSEMPEL 7 EXAMPLE 7
For ytterligere å eksemplifisere anvendelsen og anvendelsesområdet for fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelsen, ble en sydlig løv-ved fiber, fra blandet løvtre omfattende hovedsakelig eukalyptus og eiketre, bleket med ozon i pilotanleg-get beskrevet i Eksempel 6 ovenfor. En konvensjonell oksygen trinnmasse fremstilt i 600 TPD møllen ble behandlet med ozon i pilot anleggreaktoren. Oksygen trinnmassen hadde et K Nr. på 5.7 og en viskositet på 14.1. To further exemplify the application and application area of the method according to this invention, a southern hardwood fiber, from mixed hardwood comprising mainly eucalyptus and oak, was bleached with ozone in the pilot plant described in Example 6 above. A conventional oxygen stage mass produced in the 600 TPD mill was treated with ozone in the pilot plant reactor. The oxygen step compound had a K No. of 5.7 and a viscosity of 14.1.
En del av 0 trinnsmassen ble til slutt bleket ved den konvensjonelle C/DED sekvensen i laboratorie for å tilveiebringe en grunnlinje for sammenligning. C/DED betingelsene er vist i Tabell XVIII. A portion of the 0 stage pulp was finally bleached by the conventional C/DED sequence in the laboratory to provide a baseline for comparison. The C/DED conditions are shown in Table XVIII.
Ozon-reaktorbehandlingsbetingelsene er vist i Tabell XIX. Pilotanlegg Zm trinn massen ble deretter tilslutt bleket ved konvensjonelle E og D trinn som vist i Tabell XX til en målbestemt lyshet. En D-trinn ClOg tilsetning på bare 0.35$ ble anvendt på OD fiber. Slit og lyshetsegenskapene var akseptable sammenlignet med grunnlinjen som vist i Tabellene XXI og XXII. The ozone reactor treatment conditions are shown in Table XIX. Pilot plant Zm step the pulp was then finally bleached at conventional E and D steps as shown in Table XX to a target lightness. A D-stage ClOg addition of only 0.35$ was applied to OD fiber. Wear and lightness properties were acceptable compared to the baseline as shown in Tables XXI and XXII.
EKSEMPEL 8: EXAMPLE 8:
Sammenligningstester i likhet med de i Eksempel 5 ble utført for laboratorieprodusert Kraft løvtre masse, fra blandet løvtre omfattende hovedsakelig eukalyptus og eik. Det ble på ny funnet at en betraktelig større K Nr. reduksjon over oksygen delignifikasjonsreaktoren ved anvendelse av den modifiserte oksygenprosessen (0m) blir oppnådd sammenlignet med konvensjonell oksygenbearbeidning (0). Den gjennomsnittlige kaustiske doseringen for løvtre var 12.2 kg/t eller 1.456. Denne produserte et K Nr. fall på omtrent 5 enheter iløpet av oksygentrinnet. For det samme kaustiske nivået anvendt ifølge den modifiserte oksygenprosessen ifølge foreliggende oppfinnelse, ble et gjennomsnittlig K Nr. fall på omtrent 7.3 enheter oppnådd og utgjør en økning på nesten 5056. Comparison tests similar to those in Example 5 were carried out for laboratory-produced Kraft hardwood pulp, from mixed hardwood comprising mainly eucalyptus and oak. It was again found that a considerably larger K Nr. reduction over the oxygen delignification reactor using the modified oxygen process (0m) is achieved compared to conventional oxygen processing (0). The average caustic dosage for hardwood was 12.2 kg/h or 1,456. This produced a K No. drop of approximately 5 units during the oxygen stage. For the same caustic level used according to the modified oxygen process of the present invention, an average K No. fall of about 7.3 units achieved and amounts to an increase of almost 5056.
Denne fordelen i delignifikasjonselektivitet kan også bli vist ved sammenligning av masseviskositeten. De gjennomsnittlige løvtre K Nr. og viskositeten ble funnet å være 7.6 og 16 eps. For oppfinnelsen ble et K Nr. på 6 og en viskositet på 17.7 oppnådd. K Nr. ved samme viskositet som ikke-behandlet masse (16 eps) ble funnet å være 5.8. This advantage in delignification selectivity can also be shown by comparing the pulp viscosity. The average hardwood K No. and the viscosity was found to be 7.6 and 16 eps. For the invention, a K No. of 6 and a viscosity of 17.7 obtained. K No. at the same viscosity as untreated pulp (16 eps) was found to be 5.8.
Selektiviteten ved delignifikasjonen kan også bli uttrykt med hensyn på forandring i viskositet mot forandring i K Nr. mellom brunstokk og de tilsvarende modifiserte oksygenbehand-lede massene. Ved sammenligning av masser som blir konvensjonelt oksygenbehandlet med de ifølge oppfinnelsen er det en større reduksjon i delignifikasjonsselektivitet for økte delignif ikas j onsgrader. For en forandring i K Nr. på fire enheter var den gjennomsnittlige forandringen i viskositet 4 eps for masser fremstilt ved den konvensjonelle fremgangsmåten. I kontrast til dette var forandringen i K Nr. for samme forandring i viskositet for masser fremstilt ved den modifiserte oksygenmetoden på 7 enheter. Uttrykt med hensyn på et delignifikasjons-selektivitetsforhold var selektiviteten til den modifiserte metoden 1.8 K Nr./eps og den for den konvensjonelle fremgangsmåten var 1 K Nr./eps en økning på 80%. Resultatene er vist i Tabell XXIII. The selectivity of the delignification can also be expressed in terms of change in viscosity versus change in K No. between brownwood and the correspondingly modified oxygen-treated pulps. When comparing pulps that are conventionally oxygen treated with those according to the invention, there is a greater reduction in delignification selectivity for increased delignification degrees. For a change in K No. of four units the average change in viscosity was 4 eps for pulps prepared by the conventional process. In contrast to this, the change in K No. for the same change in viscosity for pulps prepared by the modified oxygen method of 7 units. Expressed in terms of a delignification-selectivity ratio, the selectivity of the modified method was 1.8 K Nr./eps and that of the conventional method was 1 K Nr./eps, an increase of 80%. The results are shown in Table XXIII.
EKSEMPEL 9 EXAMPLE 9
En serie av eksperimenter ble utført i pilot anlegg-reaktoren ved anvendelse av masse fra en 600 TPD finpapir mølle med et konvensjonell oksygen delignifikasjonstrinn (0). Disse eksperimentene ble utført for å illustrere virkningen av pH på ozonblekeprosessen ved anvendelse av sørlig løvtre. Reaktor driftsbetingelsene ble holdt konstant ved betingelsene vist i Tabell XXIV idet pE til ozontrinnet var den eneste variablen. A series of experiments were conducted in the pilot plant reactor using pulp from a 600 TPD fine paper mill with a conventional oxygen delignification stage (0). These experiments were conducted to illustrate the effect of pH on the ozone bleaching process using southern hardwoods. Reactor operating conditions were held constant at the conditions shown in Table XXIV with the pE of the ozone stage being the only variable.
Som det fremgår av Tabell XXV nedenfor, er virkningen av pH på ozonblekeprosessen betraktelig og lavere pH forbedrer selektiviteten til blekeprosessen. As can be seen from Table XXV below, the effect of pH on the ozone bleaching process is considerable and lower pH improves the selectivity of the bleaching process.
EKSEMPEL 10 EXAMPLE 10
Et antall sammenlignende egenskaper er av interesse for å illustrere de fordelaktige virkningene av å fremstille fullstendig blekede masser ved anvendelse av OZjjjED prosessen. Vanlige driftsdata og målinger av avløpet ble oppnådd fra drift av møllene ved anvendelse av CEDED og OC/DED blekesek-vensene på sørlig furu. Disse egenskapene ble sammenlignet med de av avløpene produsert av 0ZmED sekvensen ved anvendelse av 0ZmED massen og avløpet fremstilt i Eksempel 1. For den konvensjonelle CEDED sekvensen som sees i Tabell XXVI, for konvensjonell OC/DED sekvens se Tabell II og III ovenfor og for 0ZmED sekvensen se Tabellene IV og V ovenfor. Det er å bemerke at CEDED sekvens-avløpet er kombinerte C, E^, D^, Eg og D2 avløp. OC/DED avløpet er C/D, E og D kombinerte avløp og OZjjjED avløp er D-trinn avløp, der hver representerer de andre avløpsegenskapene. Som vist i Tabell XXVII nedenfor, så reduserer ozonblekesekvensen vesentlig den miljømes-sige innvirkningen av avløpet fra blekeprosessen. For å bestemme farge ble EPA metode 110.2 anvendt. Fra disse data kan det sees at foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et utgående avløp med en farge som ikke er høyere enn omtrent 0.907 kg pr. tonn, en BOD5 verdi som ikke er høyere enn omtrent 0.907 kg pr. tonn og en mengde av total organisk klorid som ikke er større enn omtrent 0.907 kg og fortrinnsvis mindre enn omtrent 0.36 kg. A number of comparative characteristics are of interest to illustrate the beneficial effects of producing fully bleached pulps using the OZjjjED process. Common operating data and measurements of the effluent were obtained from operation of the mills using the CEDED and OC/DED bleaching sequences on southern pine. These properties were compared to those of the effluents produced by the 0ZmED sequence using the 0ZmED pulp and effluent prepared in Example 1. For the conventional CEDED sequence seen in Table XXVI, for the conventional OC/DED sequence see Tables II and III above and for the 0ZmED the sequence see Tables IV and V above. It is noted that the CEDED sequence drains are combined C, E^, D^, Eg and D2 drains. The OC/DED drain is the C/D, E and D combined drain and the OZjjjED drain is the D stage drain, each representing the other drain characteristics. As shown in Table XXVII below, the ozone bleaching sequence significantly reduces the environmental impact of the effluent from the bleaching process. To determine color, EPA method 110.2 was used. From this data it can be seen that the present invention provides an effluent with a color no higher than about 0.907 kg per ton, a BOD5 value that is not higher than approximately 0.907 kg per tons and an amount of total organic chloride not greater than about 0.907 kg and preferably less than about 0.36 kg.
EKSEMPEL 11 EXAMPLE 11
Sørlig furu Kraft masse bles bleket ved anvendelse av tre modifikasjoner av hoved OZED sekvensen. I den første sekvensen (OZmED) ble massen bleket som i Tabellene IV og V med konvensjonell oksygen, modifisert ozon, kaustisk ekstrahering og klorid dioksid som fremstilt i R-3 sekvensen med et ClOg/Clg forhold på 6:1. I den andre sekvensen ble den modifiserte oksygenprosessen (0m) anvendt og igjen anvendt i sluttrinnet R-3 type klordioksid. I den tredje sekvensen ble den modifiserte oksygenprosessen (0m) anvendt på ny, og en R-8 klordioksidoppløsning ble anvendt med 95:1 forhold i sluttrinnet. Tabell XXVIII demonstrerer den positive miljøvirkningen som gis ved anvendelse av den modifiserte oksygenprosessen (0^). R-8 blekelut hadde også en positiv virkning. Southern pine Kraft pulp is bleached using three modifications of the main OZED sequence. In the first sequence (OZmED) the pulp was bleached as in Tables IV and V with conventional oxygen, modified ozone, caustic extraction and chloride dioxide as prepared in the R-3 sequence with a ClOg/Clg ratio of 6:1. In the second sequence, the modified oxygen process (0m) was used and again used in the final stage R-3 type chlorine dioxide. In the third sequence, the modified oxygen process (0m) was used again, and an R-8 chlorine dioxide solution was used with a 95:1 ratio in the final step. Table XXVIII demonstrates the positive environmental impact provided by the use of the modified oxygen process (0^). R-8 bleach also had a positive effect.
EKSEMPEL 12 EXAMPLE 12
Sørlig loblolly furumasser ble fremstilt ved Kraft og Kraft/AQ massebehandlingsprosessene som beskrevet i Tabellene I og VIII ovenfor. Disse massene ble videre utsatt for konvensjonell og modifisert oksygen delignifikasjon som beskrevet i Eksemplene 4 og 5 for å vise virkningen av kombinering av disse fremgangsmåtene (for utvidet delignifikasjon med minimal innvirkning på styrken til massen) på ozon-blekesekvensen. Som det fremgår av Tabell XXIX danner disse prosessene en additiv effekt. Ekstremt lave OmZmE K Nr. kan oppnås med liten innvirkning på sluttviskositeten. Derimot kan mengden ozon nødvendig for å oppnå en mål 0mZmE K Nr. på omtrent 3.5 for den tidligere beskrevne ozonblekeprosessen bli vesentlig redusert. I tillegg produserer den additive effekten en sørlig furumasse som kan bli fullstendig bleket ved en OmZmEP prosess hvor et meget lavt 0mZmE K Nr. er nødvendig for et funksjonelt peroksidtrinn. Southern loblolly pine pulps were prepared by the Kraft and Kraft/AQ pulping processes as described in Tables I and VIII above. These pulps were further subjected to conventional and modified oxygen delignification as described in Examples 4 and 5 to show the effect of combining these methods (for extended delignification with minimal impact on pulp strength) on the ozone bleaching sequence. As can be seen from Table XXIX, these processes form an additive effect. Extremely low OmZmE K No. can be achieved with little effect on the final viscosity. In contrast, the amount of ozone needed to achieve a target 0mZmE K Nr. of approximately 3.5 for the previously described ozone bleaching process be substantially reduced. In addition, the additive effect produces a southern pine pulp that can be completely bleached by an OmZmEP process where a very low 0mZmE K Nr. is required for a functional peroxide step.
EKSEMPEL 13 EXAMPLE 13
Sørlig nåletre, dvs. loblolly furu, ble bleket til en målverdi på lysheten på 83 GEB ved anvendelse av den konvensjonelle CEDED sekvensen som vist i Tabell XXVI, ved anvendelse av den konvensjonelle OC/DED sekvensen som vist i Tabellene II og III ovenfor og ved anvendelse av 0ZmED sekvensen som vist i Tabellene IV og V ovenfor. Trebasert avfall ble raffinert og tilsatt til 0ZmED utgangsbrunstokken i et nivå på 0.75 vektprosent for å undersøke evnen som denne sekvensen har til å fjerne avfall sammenlignet med CEDED og OC/DED bleking. Avfallsegenskapene til de tre sekvensene, målt som effektiv svart område, bark og fliser, var ekvivalente . Southern softwood, i.e. loblolly pine, was bleached to a lightness target value of 83 GEB using the conventional CEDED sequence as shown in Table XXVI, using the conventional OC/DED sequence as shown in Tables II and III above and by using the 0ZmED sequence as shown in Tables IV and V above. Wood-based waste was refined and added to the 0ZmED starting brownstock at a level of 0.75 weight percent to investigate the ability of this sequence to remove waste compared to CEDED and OC/DED bleaching. The waste properties of the three sequences, measured as effective black area, bark and chips, were equivalent.
EKSEMPEL 14 EXAMPLE 14
Dette eksemplet illustrerer anvendelsesområdet til ozonblekeprosessen ifølge oppfinnelsen. Blekede masser kan bli dannet over et vidt område av produktlyshet, ved anvendelse av hensiktsmessige kombinasjoner av ozon og klordioksid tilset-ninger for å minimalisere de miljømessige virkningene og driftskostnadene. Som vist i Tabell XXX nedenfor, kan produkter med lyshet fra over 65$ GEB bli fremstilt ved forskjellige kombinasjoner av ozon og klordioksid med bibeholdelse av betraktelige styrkeegenskaper. This example illustrates the application area of the ozone bleaching process according to the invention. Bleached pulps can be formed over a wide range of product lightness, using appropriate combinations of ozone and chlorine dioxide additions to minimize environmental impacts and operating costs. As shown in Table XXX below, products with brightness above 65$ GEB can be produced by various combinations of ozone and chlorine dioxide while retaining considerable strength properties.
Claims (121)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/US1990/002823 WO1991018145A1 (en) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | Environmentally improved process for bleaching lignocellulosic materials |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO920217D0 NO920217D0 (en) | 1992-01-16 |
NO920217L NO920217L (en) | 1992-03-05 |
NO300929B1 true NO300929B1 (en) | 1997-08-18 |
Family
ID=22220868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO920217A NO300929B1 (en) | 1990-05-17 | 1992-01-16 | Process for bleaching lignocellulosic materials |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0483163B1 (en) |
JP (1) | JP2825346B2 (en) |
KR (1) | KR920703922A (en) |
CN (1) | CN1043798C (en) |
AT (1) | ATE122421T1 (en) |
AU (1) | AU638017B2 (en) |
BR (1) | BR9007533A (en) |
CA (1) | CA2063591C (en) |
DE (1) | DE69019350T2 (en) |
ES (1) | ES2073027T3 (en) |
NO (1) | NO300929B1 (en) |
PT (1) | PT98487B (en) |
RU (1) | RU2102547C1 (en) |
SE (1) | SE9200107L (en) |
WO (1) | WO1991018145A1 (en) |
ZA (1) | ZA915969B (en) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5472572A (en) * | 1990-10-26 | 1995-12-05 | Union Camp Patent Holding, Inc. | Reactor for bleaching high consistency pulp with ozone |
US5441603A (en) * | 1990-05-17 | 1995-08-15 | Union Camp Patent Holding, Inc. | Method for chelation of pulp prior to ozone delignification |
US5328564A (en) * | 1990-09-17 | 1994-07-12 | Kamyr, Inc. | Modified digestion of paper pulp followed by ozone bleaching |
JP2002517173A (en) * | 1991-01-03 | 2002-06-11 | ユニオン キャンプ パテント ホウルディング インコーポレイテッド | Bleaching method of lignocellulose pulp without chlorine |
SE468355B (en) * | 1991-04-30 | 1992-12-21 | Eka Nobel Ab | CHEMISTRY OF CHEMICAL MASS THROUGH TREATMENT WITH COMPLEX PICTURES AND OZONE |
NZ242792A (en) * | 1991-05-24 | 1993-12-23 | Union Camp Patent Holding | Two-stage pulp bleaching reactor: pulp mixed with ozone in first stage. |
US5364503A (en) * | 1992-02-20 | 1994-11-15 | Macmillan Bloedel Limited | Nitric oxide treatment for ozone bleaching |
CA2089516A1 (en) * | 1992-02-21 | 1993-08-22 | Kaj Henricson | Chlorine free pulping and bleaching sequence |
SE469387B (en) * | 1992-05-11 | 1993-06-28 | Kamyr Ab | SEATING WHITE PILLOW WITHOUT USING CHLORIC CHEMICALS |
BR9307135A (en) * | 1992-10-01 | 1999-07-27 | Union Camp Patent Holding | Process having increased selectivity for lignocellulosic pulp bleaching |
US5403441A (en) * | 1992-11-13 | 1995-04-04 | Union Camp Patent Holding, Inc. | Method for controlling an ozone bleaching process |
SE501613C2 (en) * | 1993-08-03 | 1995-03-27 | Kvaerner Pulping Tech | Method of integrating bleaching and recycling in pulp production |
BR9407409A (en) * | 1993-09-02 | 1996-11-12 | Union Camp Patent Holding | Process to treat lignocellulosic pulp before the bleaching stage and delignify it in the oxygen delignification stage |
CA2170733A1 (en) * | 1993-09-03 | 1995-03-09 | Spencer W. Eachus | Medium consistency ozone brightening of high consistency ozone bleached pulp |
US5810973A (en) * | 1993-09-21 | 1998-09-22 | Beloit Technologies, Inc. | Apparatus for producing small particles from high consistency wood pulp |
SE502172C2 (en) * | 1993-12-15 | 1995-09-04 | Mo Och Domsjoe Ab | Process for the preparation of bleached cellulose pulp with a chlorine-free bleaching sequence in the presence of carbonate |
EP0831170A3 (en) * | 1994-06-27 | 1998-11-11 | Champion International Corporation | Improved process for recycling bleach plant filtrate |
US5672247A (en) * | 1995-03-03 | 1997-09-30 | Union Camp Patent Holding, Inc. | Control scheme for rapid pulp delignification and bleaching |
US5736004A (en) * | 1995-03-03 | 1998-04-07 | Union Camp Patent Holding, Inc. | Control scheme for rapid pulp delignification and bleaching |
US5944952A (en) * | 1995-07-26 | 1999-08-31 | Beloit Technologies, Inc. | Method for bleaching high consistency pulp with a gaseous bleaching reagent |
CN1050642C (en) * | 1996-06-25 | 2000-03-22 | 华南理工大学 | Everyday production 30-150 ton high concentration paper pulp bleaching method by using hydrogen peroxide |
US6077396A (en) * | 1997-05-16 | 2000-06-20 | Lariviere; Christopher J. | Apparatus for fluffing and contacting high consistancy wood pulp with a gaseous bleaching reagent |
ID23571A (en) * | 1997-08-25 | 2000-05-04 | Praxair Technology Inc | METHOD OF OZONE APPLICATION IN ECF BLEACHING |
FR2910027B1 (en) * | 2006-12-13 | 2009-11-06 | Itt Mfg Enterprises Inc | PROCESS FOR WHITENING CHEMICAL STRIPPING PASTES BY FINAL OZONE TREATMENT AT HIGH TEMPERATURE |
FI119062B (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-15 | Upm Kymmene Corp | Process for the manufacture of mechanical pulp |
JP4973284B2 (en) * | 2007-03-30 | 2012-07-11 | 栗田工業株式会社 | Pulp cleaning agent, pulp manufacturing method, and pulp cleaning method |
US8497097B2 (en) * | 2010-08-11 | 2013-07-30 | Georgia Tech Research Corporation | Chlorine dioxide treatment of biomass feedstock |
CN104313933A (en) * | 2014-09-23 | 2015-01-28 | 华南理工大学 | Green bleaching method of sulfate bagasse slurry |
CN115112831A (en) * | 2022-04-12 | 2022-09-27 | 中国制浆造纸研究院有限公司 | Method for measuring dissolving performance of pulp for lyocell fibers and filtering device |
CN115584653B (en) * | 2022-12-12 | 2023-03-10 | 河南禾力能源有限公司 | Method for extracting alpha-cellulose by furfural residues |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1090510A (en) * | 1976-06-02 | 1980-12-02 | Arthur W. Kempf | Delignification and bleaching of a lignocellulosic pulp slurry with ozone |
JPS5390402A (en) * | 1977-01-12 | 1978-08-09 | Kogyo Gijutsuin | Pulp bleaching method |
FI67413C (en) * | 1977-04-27 | 1985-03-11 | Myrens Verksted As | FOERFARANDE FOER BEHANDLING AV FINFOERDELAD FIBERHALTIG ELLER CELLULOSAHALTIG MASS SAMT ANORDNING FOER UTFOERANDE AV FOERFARANDET |
US4216054A (en) * | 1977-09-26 | 1980-08-05 | Weyerhaeuser Company | Low-consistency ozone delignification |
NO142091C (en) * | 1977-10-17 | 1980-06-25 | Myrens Verksted As | PROCEDURE FOR OZONE TREATMENT OF REFINO MECHANICAL AND THERMOMECHANICAL MASS. |
JPS5679797A (en) * | 1979-11-30 | 1981-06-30 | Weyerhaeuser Co | Bleaching of cellulose fiber |
US4619733A (en) * | 1983-11-30 | 1986-10-28 | Kooi Boon Lam | Pollution free pulping process using recycled wash effluent from multiple bleach stages to remove black liquor and recovering sodium hydroxide from the black liquor |
US4806203A (en) * | 1985-02-14 | 1989-02-21 | Elton Edward F | Method for alkaline delignification of lignocellulosic fibrous material at a consistency which is raised during reaction |
CA2015296C (en) * | 1989-05-31 | 2001-08-07 | Karnail Atwal | Pyranyl cyanoguanidine derivatives |
CA2053035C (en) * | 1990-10-12 | 1997-09-30 | Repap Enterprises Inc. | Chlorine-free wood pulps and process of making |
-
1990
- 1990-05-17 ES ES90908787T patent/ES2073027T3/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-17 WO PCT/US1990/002823 patent/WO1991018145A1/en active IP Right Grant
- 1990-05-17 CA CA002063591A patent/CA2063591C/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-17 BR BR909007533A patent/BR9007533A/en not_active IP Right Cessation
- 1990-05-17 DE DE69019350T patent/DE69019350T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-05-17 EP EP90908787A patent/EP0483163B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-17 JP JP2508269A patent/JP2825346B2/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-05-17 AU AU56768/90A patent/AU638017B2/en not_active Ceased
- 1990-05-17 RU SU5011189A patent/RU2102547C1/en active
- 1990-05-17 KR KR1019920700104A patent/KR920703922A/en active IP Right Grant
- 1990-05-17 AT AT90908787T patent/ATE122421T1/en not_active IP Right Cessation
-
1991
- 1991-07-29 PT PT98487A patent/PT98487B/en not_active IP Right Cessation
- 1991-07-30 ZA ZA915969A patent/ZA915969B/en unknown
- 1991-08-07 CN CN91108650A patent/CN1043798C/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-01-15 SE SE9200107A patent/SE9200107L/en not_active Application Discontinuation
- 1992-01-16 NO NO920217A patent/NO300929B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0483163A1 (en) | 1992-05-06 |
SE9200107L (en) | 1992-03-13 |
ES2073027T3 (en) | 1995-08-01 |
CN1043798C (en) | 1999-06-23 |
PT98487A (en) | 1993-01-29 |
EP0483163A4 (en) | 1992-08-05 |
WO1991018145A1 (en) | 1991-11-28 |
ATE122421T1 (en) | 1995-05-15 |
JP2825346B2 (en) | 1998-11-18 |
AU638017B2 (en) | 1993-06-17 |
BR9007533A (en) | 1992-04-28 |
SE9200107D0 (en) | 1992-01-15 |
JPH05500243A (en) | 1993-01-21 |
KR920703922A (en) | 1992-12-18 |
NO920217D0 (en) | 1992-01-16 |
AU5676890A (en) | 1991-12-10 |
CA2063591C (en) | 1998-02-03 |
RU2102547C1 (en) | 1998-01-20 |
DE69019350D1 (en) | 1995-06-14 |
ZA915969B (en) | 1992-04-29 |
NO920217L (en) | 1992-03-05 |
PT98487B (en) | 1998-06-30 |
CA2063591A1 (en) | 1991-11-18 |
CN1069304A (en) | 1993-02-24 |
EP0483163B1 (en) | 1995-05-10 |
DE69019350T2 (en) | 1996-02-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO300929B1 (en) | Process for bleaching lignocellulosic materials | |
US5164044A (en) | Environmentally improved process for bleaching lignocellulosic materials with ozone | |
US5164043A (en) | Environmentally improved process for bleaching lignocellulosic materials with ozone | |
US5211811A (en) | Process for high consistency oxygen delignification of alkaline treated pulp followed by ozone delignification | |
JPS61138793A (en) | Reinforcing oxidation extraction method | |
NO330358B1 (en) | Procedure for illuminating mechanical pulp | |
US5188708A (en) | Process for high consistency oxygen delignification followed by ozone relignification | |
US8080129B2 (en) | Environmentally benign TCF bleaching sequences for AS/AQ wheat straw pulp | |
FI105213B (en) | Method for production of bleached pulp from lignocellulose material | |
US20170335515A1 (en) | Methods of pulp fiber treatment | |
US5409570A (en) | Process for ozone bleaching of oxygen delignified pulp while conveying the pulp through a reaction zone | |
EP0542147B1 (en) | Cleaning and bleaching of secondary fiber | |
EP1101860A1 (en) | Method for bleaching pulp with activated ozone | |
NO160219B (en) | PROCEDURE FOR WASHING UNLIMITED CELLULOUS MASS BY PREPARING CELLULOSMASS FROM LIGNOCELLULOUS CONTAINING MATERIALS. | |
EP0519061B1 (en) | Split alkali addition for high consistency oxygen delignification | |
US5441603A (en) | Method for chelation of pulp prior to ozone delignification | |
US3884752A (en) | Single vessel wood pulp bleaching with chlorine dioxide followed by sodium hypochlorite or alkaline extraction | |
USH1690H (en) | Process for bleaching kraft pulp | |
CA2236004A1 (en) | Hot water extraction for pulp bleaching sequences | |
KR100538083B1 (en) | Oxygen delignification of lignocellulosic material | |
EP0530881A1 (en) | Use of wash press for pulp alkali addition process | |
EP0579744A1 (en) | Method for reducing colored matter from bleach effluent using a dzd bleach sequence | |
EP0239583B1 (en) | Method of pretreating pulp with stabilizers and peroxide prior to mechanical refining | |
EP0720676A1 (en) | Improved method for bleaching lignocellulosic pulp | |
Abad et al. | Totally chlorine free bleaching of Eucalyptus globulus dissolving pulps delignified with peroxyformic acid and formic acid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN NOVEMBER 2002 |