NO330358B1

NO330358B1 - Fremgangsmåte for å lysgjøre mekanisk masse

Info

Publication number: NO330358B1
Application number: NO20022328A
Authority: NO
Inventors: Kaaren K Haynes; Roger O Campbell; Zeecha L Brooks; Anthony Parrish; Robert T Hamilton
Original assignee: Weyerhaeuser Co
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2011-04-04
Also published as: NO20022328D0; AU779520B2; CA2382180A1; AU3816102A; US6743332B2; NO20045090L; EP1266994A1; NZ518929A; JP2003003388A; CA2382180C; EP1266994B1; NO20022328L; US20020189021A1

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for å lysgjøre mekanisk masse.

Mekanisk massefremstilling er en fremstilling med mekanisk triturering av tre til dets fibre for å fremstille masse. Mekanisk massefremstilling er attraktiv som en fremgangsmåte for massefremstilling fordi den oppnår høyt utbytte sammenlignet med kjemisk massefremstilling fordi lignin ikke fjernes fra den mekanisk fremstilte massen, hvilket betyr at knappe resurser blir anvendt på en mer effektiv måte. Masse fremstilt ved en hvilken som helst vanlig mekanisk massefremstillingsfremgangsmåte blir vanligvis anvendt i avispapir, og er ikke egnet for papir og produkter med høyere kvalitet og varighet. Dette er delvis på grunn av det faktum at mekanisk masse generelt er mer vanskelig å bleke enn kjemisk masse.

Det er mange varianter av mekanisk massefremstilling som inkluderer stensliping (SG), trykkstensliping (PSG), raffinert mekanisk massefremstilling (RMP), termokjemisk massefremstilling (TMP) og kjemisk-termomekanisk massefremstilling (CTMP). De tre sistnevnte kan videre generelt grupperes under raffinerte massefremstillingsprosesser. I RMP blir treflis malt mellom roterende metallskiver. Fremgangsmåten blir vanligvis utført i to trinn. Det første trinnet blir først og fremst anvendt for å separere fibrene, mens det andre trinnet anvendes for å behandle fiberoverflaten for forbedret fiberbinding av papirprodukter. I RMP blir treflisen raffinert ved atmosfæretrykk både i en første- og en andre-trinns raffinar. Raffineringsprosessen genererer varme ved friksjon mellom metallplatene og treet. Varmen frigjøres som dampmengder som ofte anvendes for mykgjøring av innkommende treflis.

TMP er forskjellig fra RMP ved at massen fremstilles i en trykksatt raffinør. I denne prosessen blir også normalt to trinn anvendt. I det første trinnet opererer raffinøren ved hevet temperatur og trykk, og i det andre trinnet er raffinøren ved omgivelsesbetingelser. Det første trinnet separerer fibrene og det andre trinnet behandler deretter fibrene. Masse fremstilt ved TMP har høy styrke, hvilket gjør TMP-prosessen til den mest fordelaktige mekaniske massefremstillingsprosessen. Imidlertid er det fremdeles rom for forbedringer. TMP-prosessen forbruker mye energi og massen fremstilt fra TMP-prosessen tenderer til å bli mørkere enn de fleste andre masser.

CTMP anvender både kjemisk og termisk forhåndsbehandling for fremstilling av treflis til masse. CTMP er en kjemisk-termomekanisk prosess som ligner TMP bortsett fra at flisen først blir behandlet med relativt små mengder natriumhydroksid med hydrogenperoksid under hevet temperatur og trykk før raffinering. Adjuvanskjemikaliene gjør separasjonen av cellulosefibrene enklere i raffinøren.

Den foregående listen er på ingen måte uttømmende. Det er et antall kombinasjoner og varianter av massefremstillingsprosesser som er eksemplifisert i "The Handbook of Pulping and Papermaking", 2. utg., av Christopher J. Biermann. Av de mekaniske massefremstillingsprosessene er den ene som av mange innenfor feltet ansees å være fordelaktig med hensyn til markedsbetingelser og miljøreguleringer, TMP-prosessen. Imidlertid, dersom det ikke var for det faktum at kjemisk-termomekaniske massefremstillingsprosesser gir utslipp av mye farge, høy COD og BOD, som kan være vanskelig å behandle, ville CTMP-prosessene ha en fordel i forhold til TMP-prosessene på grunn av at energimalekravene for CTMP er omtrent halvparten sammenlignet med

TMP.

Bleking er et begrep som anvendes for et delvis kjemisk eller kjemisk trinn i en massefremstillingsprosess for å øke lysheten til både de kjemiske og mekaniske massene. Ved mekanisk massefremstilling oppnås en økning i lyshet ved å forandre den kjemiske strukturen til de konjugerte dobbeltbindingene i lignin. Det konjugerte dobbeltbundede forbindelsene kalles kromoforer. "Lysgjøring" blir ofte anvendt med referanse til bleking av mekaniske masser for å skille det fira blekeprosesser for kjemisk masse, som er forskjellig ved at lignin fjernes fullstendig. Slik det anvendes i det følgende, vil "bleking" også omfatte prosessen med "lysgjøring". I mekaniske masser blir ofte lysgjøring utført i et enkelt trinn i en massefremstillingsprosess. Blekeprosessen blir vanligvis utført i en blekekjede i et eller flere kar (bleketårn eller trinn) i en adskilt seksjon på fabrikkområdet, i motsetning til massefremstillingsseksjonen i fabrikken. Lysgjøring kan utføres ved anvendelse av oksiderende og/eller reduserende kjemikalier som inkluderer oksidasjonsmidler, slik som hydrogenperoksid, og reduksjonsmidler, slik som ditionitt eller natriumhydrosulfat. Normalt blir hydrogenperoksid, et oksydasjonsmiddel, anvendt med natriumhydroksid. For en mer inngående diskusjon når det gjelder blekekjemi, refereres det til "Pulp Bleaching - Principles and Practice", av J. Ross Anderson og B. Amini; seksjon V; Kapittel 1: "Peroxide Bleaching of (Chemi)mechanical Pulps", av J.R. Presley og R.T. Hill. Natriumhydroksid er sterkt alkalsk og gir den nødvendige høye pH'en som er nødvendig for å fremstille det aktive perhydroksylionet, HOO", som antas å gi blekeeffekten i massen. Kostnadene for natriumperoksid har økt på grunn av forandring i tilgjengelighet og energikostnader. Bekymring når det gjelder miljø har også ført til reduksjon i tilgjengeligheten av natriumhydroksidtilførsel. Derfor har forskjellige alkalikilder og forskjellige fremgangsmåter blitt forsøkt for å finne egnede alternativer for blekevæsker og blekeprosesser, men med begrenset suksess.

WO 9954544 beskriver en fremgangsmåte for bleking av masse i et raffinørtrinn. For blekingen anvendes hydrogenperoksid og natriumkarbonat. Blekingen foretas i dette tilfellet ved en relativt lav temperatur.

DE 4400954 beskiver likeledes bleking av mekanisk masse ved lav temperatur. En raffinør er til stede i anlegget som anvendes. Denne raffinerer magnesiumhydroksid til Kaliol i en operasjon som er separert fra masseraffinering. For bleking blandes Kaliol med et kompleks eringsmiddel og denne blandingen blandes med hydrogenperoksid for å tilveiebringe et blekefluid. Bleking finner sted i en høydensitetsblander hvori massen blandes med blekefluidet.

US 5248389 nevner kun et bleketrinn, men angir ikke at blekeoppløsningen tilsettes ved raffinøren. Beskrivelsen indikerer at blekeoppløsningen ikke tilsettes ved raffinøren, men etter at massen er dannet. Massedannelse finner sted i raffinøren. Anvendelse av magnesiumhydroksid nevnes ikke.

US 4270976 beskriver en blekeprosess hvor natriumhydroksid anvendes som alkalibestanddel. Magnesiumhydroksid eller natriumkarbonat anvendes ikke. Det angis i denne publikasjonen at temperaturer over 100 °C ikke kan anvendes grunnet dekomponering av hydrogenperoksidet.

Således er det et behov for å forbedre mekaniske massefremstillingsprosesser for å oppnå masse med høyere lyshet ved fremgangsmåter som har ytterligere fordeler.

Når alkaliperoksidbleking skjer ved høyere temperaturer, oppnås høyere lyshet ved anvendelse av en alkalibuffer (slik som sodaaske eller magnesiumhydroksid) i stedet for natriumhydroksid. Bufring av systemet ved lavere pH (ca. 9 til ca. 10,5) hindrer peroksidnedbryting og alkalimørkgjøring, men gir fremdeles adekvat alkalitet til å gi effektiv bleking. Bufferen frigjør alkalinitet hvis nødvendig og gir akkurat nok alkalinitet til en langsom og jevn produksjon av perhydroksylioner. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et forråd av perhydroksylioner ved behov for bleking og forlenger den effektive bleketiden, gjør peroksidet mer effektivt og gir høyere lyshet og høyere utbytte ved å redusere nedbryting av trefibre, og således overvinnes mange av de tidligere nevnte problemer.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for å lysgjøre mekanisk masse som innbefatter trinnene med å:

tilveiebringe cellulosemateriale som har lyshetsnivå til å begynne med,

introdusere cellulosematerialene for et raffineringssystem for omdannelse til en masse, tilveiebringe en blekevæske for raffineringssystemet, hvori væsken innbefatter hydrogenperoksid og alkali, hvori opp til 100% av alkalien er Mg(OH)2, Na2CC«3, eller en kombinasjon derav,

holde massen og blekevæsken ved en temperatur i området fra 85°C til 160°C i en tidsperiode på 2 til 180 minutter, og

øke lysheten til massen med minst et lyshetsnivå som oppnås hvis 100% av alkalien er NaOH og massen og blekevæsken holdes ved samme tid og temperaturbetingelser.

En fremgangsmåte for fremstilling av bleket mekanisk masse er beskrevet for massefabrikker som har et raffineringssystem. Et trinn ifølge oppfinnelsen er å tilveiebringe et cellulosemateriale, slik som treflis, som har et høyt lyshetsnivå i starten. Et andre trinn i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er å introdusere cellulosematerialet for et raffineringssystem for omdannelse til en masse. Et tredje trinn i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er å tilveiebringe en blekevæske for raffineringssystemet, hvori væsken innbefatter en mengde hydrogenperoksid og en mengde alkali, hvori opptil 100% av alkali enten er magnesiumhydroksid, sodaaske eller en kombinasjon derav. En hvilken som helst ytterligere balanse som kreves for å oppnå en passende mengde alkali blir tilført med NaOH. Et fjerde trinn i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er å holde massen med blekevæsken ved en effektiv temperatur og i en effektiv tid tilstrekkelig til å øke lysheten til massen fra det opprinnelige lyshetsnivået til lyshetsnivå likt med eller høyere enn det som kan oppnås når 100% av alkali er NaOH og massen og blekevæsken blir brakt i kontakt i løpet av tilnærmet samme tid og temperaturbetingelser. Massene som har en lyshet på minst 35 ISO eller i området fra ca. 55 til 69,5 ISO oppnås ved fremgangsmåtene ifølge oppfinnelsen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvender en temperatur i området fra 85° til 160°C i 2 til 180 minutter, som betingelser under hvilke masse og blekevæske holdes. Et andre alternativt egnet temperaturområde inkluderer høyere enn 100°C til 160°C. Tre andre alternative egnede temperaturområder inkluderer områdene fira 10 minutter til mindre enn 180 minutter, eller større enn 60 minutter til mindre enn 120 minutter, eller større enn 2 minutter til mindre enn 60 minutter og kombinasjon av disse tre alternative tidsområdene med temperaturområder. Videre kan et hvilket som helst tids- eller temperaturområde innenfor de tidligere nevnte tids- og temperaturområdene også anvendes.

I en annen alternativ utførelsesform er et trinn med å øke pH til massen til området fra 9 til 10,5 tilveiebrakt, i tillegg til trinnene nevnt ovenfor.

En fremgangsmåte for å lysgjøre TMP-masser ifølge oppfinnelsen tilveiebringer signifikante fordeler. Restperoksidnivået økes, hvilket betyr mer effektiv anvendelse av hydrogenperoksid. En reduksjon i oksalatkonsentrasjon er registrert, hvilket betyr mindre skalering av prosessutstyr, som dermed redusert prematur utstyrsslitasje. En økning i masseutbytte blir også realisert. Videre reduseres COD- og BOD-nivåer i fabrikksutslippet, hvilket bidrar til lavere forurensningsnivåer som kommer ut i avløpsvannet.

De foregående aspekter og mange av fordelene ifølge oppfinnelsen vil komme klarere frem med referanse til følgende detaljerte beskrivelse, sammen med ledsagende tegninger, hvori: Fig. 1 viser en skjematisk illustrasjon av en fremgangsmåte for bleking av mekanisk masse ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser en skjematisk illustrasjon av en mekanisk massefremstillingsavdeling av en fabrikk; Fig. 3 viser en skjematisk illustrasjon av en andre utførelsesform av en mekanisk massefremstillingsdel av en fabrikk; Fig. 4 viser et logisk diagram for utføring av labskalastudier av massefremstillingsfabrikken i fig. 2 og fig. 3; Fig. 5 viser en grafisk illustrasjon av energibehovene til en prøvekjøring ifølge oppfinnelsen; Fig. 6 viser en grafisk illustrasjon av lyshetsresultatene til prøve kjørt ifølge oppfinnelsen; Fig. 7 viser en grafisk illustrasjon av lysnetspoengforandring i prøve som kjøres sammenlignet med kontroll ifølge oppfinnelsen; Fig. 8 viser en grafisk illustrasjon av peroksidrestresultater av prøvekjøring ifølge oppfinnelsen; Fig. 9 viser en grafisk illustrasjon av kostnad av blekekjemikalier i dollar pr. tonn lyshetspunkt ifølge oppfinnelsen; Fig. 10 viser en grafisk illustrasjon av kostnad av blekekjemikalier i dollar pr. tonn; Fig. 11 viser en grafisk illustrasjon av masseutbyttet av prøvekjøringer ifølge oppfinnelsen; Fig. 12 viser en grafisk illustrasjon av masseutbytteforandringer av prøvekjøringer sammenlignet med kontroll ifølge oppfinnelsen; Fig. 13 viser en grafisk illustrasjon av oksalatkonsentrasjon av prøvekjøringer ifølge oppfinnelsen; Fig. 14 viser en grafisk illustrasjon av COD-konsentrasjon av prøvekjøringer ifølge oppfinnelsen; Fig. 15 viser en grafisk illustrasjon av BOD-konsentrasjon av prøvekjøringer ifølge oppfinnelsen; Fig. 16 viser en grafisk illustrasjon av en andre utførelsesform av en fremgangsmåte for bleking av mekanisk masse ifølge oppfinnelsen; og Fig. 17 viser en grafisk illustrasjon av et generisk mekanisk massefremstillingssystem. Fig. 1 er en skjematisk illustrasjon av en fremgangsmåte for fremstilling av bleket mekanisk masse ifølge foreliggende oppfinnelse. I blokk 100 er en tilførsel av cellulosematerialet tilveiebrakt; hvor cellulosematerialet har et lyshetsnivå til å begynne med. Egnet cellulosemateriale for anvendelse ifølge oppfinnelsen er treflis, som vanligvis anvendes som føde i TMP-prosesser. Imidlertid er foreliggende oppfinnelse ikke begrenset til treflis. Et hvilket som helst annet materiale som inneholder en mengde

cellulose og som kan gjennomgå mekanisk massefremstilling er egnede cellulosematerialer for anvendelse ifølge oppfinnelsen. Dette inkluderer en hvilken som helst mykved eller hardvedbestanddel. I blokk 102 blir en tilførsel av blekevæske, som inneholder hydrogenperoksid og alkali, hvor alkali inkluderer opp til 100% magnesiumhydroksid (Mg(OH)2), sodaaske (Na2COa) eller en hvilken som helst blanding derav idet balansen er natriumhydroksid (NaOH) for å lande på en egnet mengde alkali, tilsatt til cellulosematerialet for å gi en blanding. I virkeligheten gir en hvilken som helst bufferkapasitet tilveiebrakt av magnesiumhydroksid eller sodaaske eller en hvilken som helst kombinasjon derav, delvis eller helt i stedet for natriumhydroksid, fordelaktige resultater. Det er også å forstå at komponentene i blekevæsken kan tilsettes separat, hvilket betyr hver for seg eller samtidig, som betyr to eller flere komponenter sammen. Det er også å forstå at alkali, slik det anvendes heri, betyr en eller flere forbindelser som gir alkalinitet, som kan tilsettes til blekevæsken separat eller samtidig. I blokk 104 blir cellulosematerialet og blekevæsken brakt sammen som en blanding og varmet til en temperatur på 85°C til 160°C. I blokk 106 blir massen og væsken holdt i 2 til 180 minutter. Reaksjonen i blandingen blir utført i et prosesskar. Det er å forstå at prosesskaret kan være et hvilket som helst utstyr, tank eller rør, og en hvilken som helst kombinasjon av en eller flere komponenter som utgjør del av et raffineringssystem. I blokk 108 blir lysheten til cellulosematerialet i blandingen i prosesskaret økt til en grad større enn økningen i lyshetsnivå som oppnås hvis cellulosematerialet lysgjøres ved anvendelse av en blekevæske hvori alkali er 100% natriumhydroksid, og massen og blekevæsken holdes under tilnærmet samme temperatur og samme betingelser.

Fig. 16 angir en skjematisk illustrasjon på en alternativ fremgangsmåte for fremstilling av bleket mekanisk masse ifølge oppfinnelsen. Denne utførelsesformen er tilsvarende utførelsesformen nevnt ovenfor, som inneholder alle blokkene angitt ovenfor; imidlertid er et ytterligere trinn, betegnet som blokk 504, tilveiebrakt for å justere pH til masseblandingen i området fra 9 til 10,5 ved anvendelse av magnesiumhydroksid og/eller sodaaske som en pH-buffer.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen behandler den slipte massen i et raffineringssystem i fabrikken, foretrukket før første trinnsraffinering til og med andre trinnsraffinering, som illustrert i fig. 2, hvilket inkluderer mellomtrinnsseksjonen som fordelaktig anvender hevet trykk og temperatur assosiert med første trinnsraffinering. Behandlingen inkluderer sammenblanding av en blekesammensetning (blekevæske) som inkluderer hydrogenperoksid (H2O2) og delvis eller fullstendig opp til 100% av natriumhydroksid (NaOH) som alkali, med den slipte massen. Slik betegnelsen anvendes heri, er slipt masse ment å bety cellulosematerialet sammen med eventuelt andre substanser som inkluderer blekesammensetning, vann og adjuvanser. Slipmasse kan derfor også være begrepet som anvendes på slurryen, idet den bringes fremover i prosessen. Masse anvendes innbyrdes utbyttbart med slipmasse, og inkluderer også det resulterende produktet fremstilt fra fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Det er godt kjent at den aktive bestanddelen i hydrogenperoksid er prehydroksylionet, HOO". Det er også godt kjent at likevekten i følgende reaksjon:

kan favoriseres mot høyre hvis pH økes i løsningen, hvilket dermed gir ønskede HOO-forbindelser. En vanlig alkalikilde er natriumhydroksid. Mens natriumhydroksid er et levedyktig alkali, har redusert tilførsel og økt kostnad betydd en tilsvarende reduksjon i dens produksjon, hvilket gjør natriumhydroksid til en mindre attraktiv kilde for alkalinitet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen erstatter helt eller delvis alkalinitet avledet fira 100% natriumhydroksid ved å erstatte alkali med magnesiumhydroksid (Mg(OH)2), og/eller sodaaske (Na2COa), eller en hvilken som helst kombinasjon derav ved forhøyede temperaturer. Slik det anvendes heri, inkluderer alkali en hvilken som helst alkalinitetskilde fra NaOH, Mg(OH)2og NaC03. Magnesiumhydroksid og sodaaske tilveiebringer også bufferkapasitet for å hindre svingninger i pH. Ved alkalisk peroksidbleking ved høye temperaturer, oppnås bedre lyshet ved anvendelse av en buffer (slik som sodaaske eller magnesiumhydroksid), i stedet for, eller i tillegg til, natriumhydroksid. Bufring av systemet ved lavere pH (mellom 9 og 10,5) hindrer peroksidnedbryting og mørkgjøring, men tilveiebringer fremdeles adekvat alkalinitet til å gi de ønskede forbindelsene. Bufferen frigir alkalinitet hvis nødvendig og tilveiebringer akkurat nok alkalinitet til en langsom og jevn produksjon av perhydroksylioner. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en tilførsel av perhydroksylioner ved behov for å bleke og forlenge effektiv bleketid, hvilket gjør peroksidet mer effektivt og gir høyere lyshet. Ifølge oppfinnelsen inkluderer blekevæsken en erstatning av natriumhydroksid til fordel for magnesiumhydroksid eller sodaaske i området 0% til 100%, og egnet fira ca. 40% til 100% på vektbasis. På alkalinitetsbasis er hvert pound natriumhydroksid ekvivalent med ca. 0,33 kg magnesiumhydroksid eller ca. 0,59 kg sodaaske.

Ifølge oppfinnelsen er en egnet buffer og erstatningsalkali for natriumhydroksid, magnesiumhydroksid som kan være i en hvilken som helst mengde fra 0% til 100% av den som anses en egnet mengde av natriumhydroksid, foretrukket mellom 40% og 100% av egnet mengde natriumhydroksid. En egnet mengde natriumhydroksid har blitt funnet å være i området fra 4,54 til 45,36 kg pr. tonn masse på tørrbasis. Følgelig kan, ifølge oppfinnelsen, blekevæsken ved en egnet sammensetning inneholde 1,33 til 3,31 kg magnesiumhydroksid med 40% erstatning og 13,24 til 33,11 kg magnesiumhydroksid ved 100% erstatning for området 4,54 til 45,36 kg natriumhydroksid, respektivt, idet resten av alkaliniteten leveres av natriumhydroksid. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for bleking av mekanisk masse er disse mengdene egnet for anvendelse i slike fremgangsmåter.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er en egnet buffer og erstatningsalkali for natriumhydroksid sodaaske som kan være i en hvilken som helst mengde mellom 0% og 100% av den som vil være ansett egnet mengde av natriumhydroksid, fordelaktig mellom ca. 40% og 100% av egnet mengde natriumhydroksid, mer foretrukket mellom ca. 50% og 100%. Følgelig kan, ifølge oppfinnelsen,

blekevæsken ved egnet sammensetning inneholde fira 2,38 kg til 5,94 kg ved 40% erstatning og fra 23,77 til 59,42 kg sodaaske ved 100% erstatning for området 4,54 til 45,36 kg natriumhydroksid, respektivt, idet eventuell restalkalinitet leveres fira natriumhydroksid. Disse mengdene alkali kan anvendes i fremgangsmåten for lysgjøring av mekanisk masse ifølge foreliggende oppfinnelse. Hydrogenperoksid er inkludert i blekevæsken og kan tilsettes separat eller samtidig med en eller flere væskekomponenter.

Ifølge oppfinnelsen er en egnet mengde hydrogenperoksid i blekevæsken 4,54 til 90,72 kg pr. tonn masse på tørrbasis. Hydrogenperoksidet blir vanligvis oppnådd fra leverandører som en blanding av 60% vann og 40% hydrogenperoksid på vektbasis, men andre forhold mellom vann og hydrogenperoksid kan anvendes, forutsatt at de tilsvarer 4,54 til 45,36 kg av en 60:40 blanding. Et akseptabelt forhold mellom alkalinitet og hydrogenperoksid er ca. 0,25 til ca. 3 på vektbasis av en 60:40 blanding. Disse mengdene hydrogenperoksid gjelder for fremgangsmåter for lysgjøring av mekanisk masse ifølge foreliggende oppfinnelse.

Blekevæsken kan også inneholde egnede chelateringsmidler, slike som aminopolykarboksylsyrer (APCA), etylendiamintetraeddiksyre (EDTA), dietylentriaminpentaeddiksyre (DTP A), nitrilotrieddiksyre (NTA), fosforsyrer, etylendiamintetrametylen-fosforsyre (EDTMP), dietylentriaminpentametylenfosforsyre (DTPMP), nitrilotrimetylenfosforsyre (NTMP), polykarboksylsyrer, glukonater, citrater, polyakrylater og polyaspartater eller en hvilken som helst kombinasjon derav. Et chelateringsmiddel kan tilsettes til blekevæsken i en mengde opp til 10 vekt-%. Som med alle andre komponenter i blekevæsken, kan chelateringsmidler tilsettes separat eller samtidig med en eller flere blekevæskekomponenter ved et eller flere kjemiske tilsetningspunkter i raffineringssystemet. Chelateringsmidler antas å binde metaller for å hindre nedbryting av hydrogenperoksid. I tillegg til chelateringsmidler kan blekevæsken også inkludere blekehjelpestoffer i mengder opp til 10 vekt-%. Blekehjelpestoffer øker ytterligere blekeaktiviteten. Blekehjelpestoffer inkluderer adjuvanser slike som Chip Aid® og HP Booster levert fira Constant Labs of Montreal, Kanada. Adjuvanser slike som chelateringsmidler og blekehjelpemidler kan anvendes i fremgangsmåten for lysgjøring av mekanisk masse ifølge oppfinnelsen.

Blekevæsken kan også inneholde en egnet mengde natriumsilikat (silikat) opp til ca. 10 vekt-%. Silikat i disse mengdene kan anvendes i fremgangsmåten for lysgjøring av mekanisk masse ifølge oppfinnelsen. Det vises til de tidligere nevnte artiklene for detaljert beskrivelse av den kjemiske aktiviteten tilveiebrakt av chelateringsmidler og silikater.Det vises også til "Pulp Bleaching: Principles and Practice" av Carlton W. Dence og Douglas W. Reeve. Til forskjell fira vanlig oppfatning trenger silikat ikke å tilsettes som en komponent i blekevæsken ved termomekanisk massefremstilling av treflis ifølge oppfinnelsen. Det er blitt observert at når Mg(OH)2anvendes i stedet for NaOH i mengder opp til 100%, er det ikke påkrevet å inkludere silikat for å fremstille masser som har et lyshetsnivå tilsvarende det som kan oppnås når alkali er NaOH og silikat tilsettes til blekevæsken, og massen og blekevæsken ved tilnærmet samme tid- og temperaturbetingelser.

Mens sammensetningen av blekevæsken er blitt beskrevet som en blanding, vil det være klart at forbindelser i blekevæsken kan tilsettes separat i forskjellige deler av raffineringssystemet i fabrikken, eller samtidig som en blanding. For eksempel i en utførelsesform av blekevæsken som inneholder Mg(OH)2, blir Mg(OHh tilsettes denne ved første trinnsraffinøren, og eventuell restalkali tilsettes nedstrøms i mellomtrinnsseksjonen. Denne utførelsesformen gjelder for fremgangsmåten for bleking av mekanisk masse ifølge foreliggende oppfinnelse.

Det er kjent at flere variabler vil influere og spille en rolle når det gjelder massens lyshet. Noen av disse variablene er: konsistens, oppholdstid, temperatur og alkalinitet.

Reaksjonen vist som ligning (1) ovenfor er avhengig både av pH og temperatur. Både heving av temperatur og pH vil drive reaksjonen i ligning (1) til høyre side, hvilket gir mer perhydroksylforbindelser. Ifølge foreliggende oppfinnelse har verdier på de tidligere nevnte parametrene slike som tid, temperatur og alkalinitet blitt bestemt slik at de gir høyere lyshet, forbedret utbytte, høyere restverdier av hydrogenperoksid og lavere oksalat, COD- og BOD-konsentrasjoner, enn det som er mulig med 100% alkalinitet avledet kun fira natriumhydroksid. Foreliggende oppfinnelse drar fordel av det høyere trykket og temperaturen som produseres ved raffinøren og det oppnås optimal verdi når det gjelder temperatur og tidsparametre. Videre kan tiden som massen er i kontakt med blekevæsken justeres ved å øke eller redusere gjennomstrømningshastigheten på massen gjennom raffinøren og hjelpeutstyr slik som blåselinje, bleketårn og strømningskar.

Avhengig av treråmaterialet vil den opprinnlige lysheten og potentielle lyshetsresponsen til eventuell mekanisk eller kjemisk-mekanisk masse variere. Lyshetsresponsen til en masse ovenfor peroksidbleking er nært relatert til fremgangsmåten for peroksidtilsetning. Oftest vil en økning i peroksiddosering føre til en økning i masselyshet. Mens høyt lyshetsnivå er en ønskelig karakteristikk for massen, må imidlertid oppnåelse av et høy lyshetsnivå ved dosering av store mengder alkali balanseres mot faren for overdosering, hvilket forårsaker en mørkgjøring eller gulgjøring av massen og redusert utbytte. Ikke nok alkalinitet og ikke effektiv bleking kan derfor skje. For mye alkalinitet og massen gjennomgår gulning, så vel som ikke effektivt forbruk av aktive perhydroksylforbindelser ved konkurrerende bireaksjoner og tap av hydrogenperoksid. Lysheten til masser måles ved anvendelse av TAPPI-standardene T452 og T525. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å tilveiebringe lys mekanisk masse, kan et masselyshetsnivå oppnås når en buffererstatningsalkali av typen sodaaske eller magnesiumhydroksid eller en kombinasjon derav anvendes, delvis eller helt i stedet for natriumhydroksid, som er likt med, eller høyere enn, masselyshetsnivået som oppnås ved anvendelse kun av natriumhydroksid. I en slik fremgangsmåte blir lysheten til massen økt med minst en lysenhetsenhet (ISO) sammenlignet med fremgangsmåten som anvender kun natriumhydroksid.

Det antas at hydrogenperoksidbleking kan lysgjøre med minimal fjerning av lignin fra veden. Uansett er lignin og karbohydrater i mekanisk masse gjenstand for angrep av nukleofiler (HOO" og HO"), som er uønsket fra et utbyttestandpunkt. Nukleofiler antas å være tilstede i blekevæsken. Nukleofiler kan inkludere de aktive oksygenbestanddelene dannet fra hydrogenperoksidnedbryting. For eksempel kan perhydroksylioner oksidere polysakkaridkjeder til aldonsyrer som dermed nedbryter cellulosemolekylene ved hva som kalles alkaliunderstøttet "avskrellingsreaksjoner". Videre kan hydroksidioner bevirke frigivelse av eddiksyre i massen hvilket fører til cellulosenedbryting. I tillegg kan sure hemicelluloser løses i de alkaliske blekeløsningene. Mange av disse reaksjonene finner sted når et alkali og hydrogenperoksid bringes i kontakt med massen og vil redusere den totale tilgjengelige mengden av cellulosefibre, hvilket bidrar til et tap av cellulose totalt sett. Utbytte relateres til graden av nedbryting av karbohydrater i cellulosefibrene. Utbytte er derfor et mål på den totale effektiviteten i massefremstillingsprosessen. Et høyt utbytte er ønskelig, hvilket betyr at større mengder cellulose og lignin har gjennomgått raffineringen og blekeprosessen uten nevneverdig nedbryting. Utbytte er et mål på tørrvekten av massen fremstilt ved fremgangsmåten dividert på tørrvekten av utgangsmaterialet eller treflisen, hvor den resulterende fraksjonen uttrykkes som en prosentandel. Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for å tilveiebringe lys mekanisk masse kan et høyere utbytte i sluttenden av fremgangsmåten oppnås når en buffersubstituent av sodaaske eller magnesiumhydroksid eller en hvilken som helst kombinasjon derav anvendes, hvilket er høyere enn utbyttet som oppnås kun ved anvendelse av natriumhydroksid som alkali. I en fremgangsmåte blir utbyttet økt med minst en halv prosent sammenlignet med fremgangsmåten som anvender kun natriumhydroksid. I enda en annen fremgangsmåte er utbyttet mer enn 95%. I tilfelle magnesiumhydroksid antas magnesium å chelatere tungmetaller og hindre radikaldannelse og ledsagende cellulosenedbryting og utbyttetap.

Det er også kjent at vanlige fremgangsmåter som kun anvender natriumhydroksid og hydrogenperoksid danner forbindelser som krever oksydering for å bli nedbrutt til ikke-forurensende form. Benevnelsen som anvendes for å måle disse forbindelsene kalles COD (kjemisk oksygenforbruk) og BOD (biologisk oksygenforbruk). BOD og COD er teoretiske tall som viser mengden oksygen som kreves av aerobe mikroorganismer for å omdanne forurensninger til harmløse metabolitter. Hvis det er for mange forurensninger og ikke nok oksygen i et utslippsbehandlingssystem, blir naturlig biologisk nedbryting av disse forurensningene hindret. Peroksidbleking av mekanisk masse bidrar til nivåer av COD og BOD i fabrikkutslippet. BOD- og COD-nivåene er kjent for å være relatert til mengden natriumhydroksid som anvendes ved lysgjøring av mekanisk masse. Forbindelser som bidrar til høye COD- og BOD-nivåer kommer primært fra organiske rester og masserester, slik som cellulose, hemicellulose og lignin som resultat av masseslurryløsningen. Ifølge oppfinnelsen kan både COD- og BOD-nivåene i massefremstillingsutslippsstrømmene bli redusert. COD måles ved "HACH"-testfremgangsmåten, mens BOD måles ved anvendelse av SM 5210. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å tilveiebringe lysgjort mekanisk masse kan lavere nivåer av BOD og COD oppnås i sluttenden når en buffererstatning som alkali, slik som natriumaske eller magnesiumhydroksid eller en hvilken som helst kombinasjon derav anvendes delvis eller helt i stedet for natriumhydroksid sammenlignet med COD-og BOD-nivåene som oppnås kun ved anvendelse av natriumhydroksid. I en fremgangsmåte blir COD redusert med minst 1 enhet i kg/ODMT (ovnstørket metrisk tonn) sammenlignet med en fremgangsmåte som kun anvender natriumhydroksid. I en annen fremgangsmåte blir BOD redusert med minst en tidel av en enhet i kg/ODMT sammenlignet med en fremgangsmåte som kun anvender natriumhydroksid.

Konsistens er et mål for konsentrasjonen av massen i masseslurryen i relasjon til vann. Konsistens spiller også en viktig rolle i den endelige lysheten som oppnås ifølge oppfinnelsen. Rollen til konsistens har for det meste hatt mindre betydning enn både temperatur og tid ved fremstilling av ønskede perhydroksylioner nødvendig for å oppnå blekeeffekten ifølge oppfinnelsen. Imidlertid er i en utførelsesform ifølge oppfinnelsen for bleking av mekanisk masse konsistensen til massen større enn 3%.

Det er godt kjent at metaller spiller en viktig rolle når det gjelder uønsket nedbryting av hydrogenperoksid. En vanlig anvendt fremgangsmåte for å kontrollere nedbryting av hydrogenperoksid er behandling av treflis eller masse med chelateringsmidler. Chelateringsmidler, slik som tidligere nevnte midler, kan tilsettes for å danne organometalliske komplekser, som er essentielle for binding av metaller og fjerning av dem fra den kjemiske aktiviteten som ellers vil bidra til nedbryting av hydrogenperoksid og således hydroksylionebestanddelene. Følgelig drar foreliggende oppfinnelse fordel av den chelaterende virkningen av slike midler. Blekevæsker kan inkludere en mengde silikat på opp til ca. 10 vekt-%. En andre tilnærming for å minimalisere hydrogenperoksidnedbryting er ved fremgangsmåten for å stabilisere blekevæsken. Det er godt kjent at natriumsilikat kan ha en stabiliserende innflytelse på alkalisk bleking med hydrogenperoksid. Følgelig kan foreliggende oppfinnelse fordelaktig også inkludere et trinn for å kontrollere nedbrytingen av blekevæsken hvorved tilsetning av natriumsilikat (silikat) gir en stabiliserende effekt for å minimalisere hydrogenperoksidnedbryting. Blekevæsken kan inkludere en mengde silikat opp til ca. 10% i forhold til vekt. Det er kjent fira litteraturen å anvende chelateringsmiddel og silikat, deres optimale mengder i en hvilken som helst anvendelse er imidlertid ikke kjent, siden mange reaksjoner og interaksjoner mellom kjemiske bestanddeler til slutt påvirker det endelige lyshetsresultatet. Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for å tilveiebringe bleking av mekanisk masse, har mengden chelateringsmiddel og silikat i blekevæske for anvendelse i høytemperaturmekaniske massefremstillingsanvendelser og spesifikk alkalinitetsdosering blitt bestemt.

Det er kjent at oksalatsalter danner skadelige avsetninger på fabrikksblekeutstyr. Dette er særlig et problem hvis blekingen finner sted i raffinørene, siden eventuelle større oppbygninger på det nære mellomrommet mellom de roterende platene kan forårsake premature feil og kostbart utstyrsvedlikehold, så vel som ikke-fullstendig massebehandling. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å tilveiebringe bleket mekanisk masse, er mengden oksalsyre som produseres ved slutten av fremgangsmåten når en bufferalkalisubstituent, slik som sodaaske eller magnesiumhydroksid eller en kombinasjon derav, anvendes delvis eller fullt i stedet for natriumhydroksid, lavere enn oksalsyremengden fremstilt ved anvendelse av kun natriumhydroksid. I en fremgangsmåte blir oksalatkonsentrasjonen av ufortynnet pressat redusert med minst 10 mg/l, sammenlignet med en fremgangsmåte som kun anvender natriumhydroksid. Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes fordeler ved å redusere mengden avskalling assosiert med bleking. Avskalling kontrolleres ved å redusere mengden oksalat ved en gitt lyshet, og ved hvorledes magnesium bidrar til å redusere oksalatproduksjon. Oksalatkonsentrasjonen måles ved anvendelse av TAPPI-fremgangsmåte T699.

Resthydrogenperoksid er en indikasjon på effektiviteten til hydrogenperoksideffekten ved massebleking. En reduksjon i innledende hydrogenperoksiddosering kan også oppnås hvis et endelig lyshetsnivå er ønskelig. Hydrogenperoksidrest defineres som mengden peroksid som er ikke-konsumert tilbake ved slutten av blekeprosessen sammenlignet med mengden hydrogenperoksid tilsatt til prosessen. Følgelig, dess mer restperoksid igjen for en gitt mengde massegjennomstrømming, dess mer restperoksid tilgjengelig for resirkulering tilbake i prosessen eller, alternativt, gjennomstrømmingen av massen kan økes for å gjøre anvendelse av restperoksid eller hydrogenperoksiddosering kan innledningsvis bli redusert og fremdeles tilveiebringe en lyshet som er minst den samme som, eller mindre enn, lysheten som kan oppnås ved en fremgangsmåte som kun anvender hydrogenperoksid, men med et høyere nivå av hydrogenperoksid. Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for å tilveiebringe bleket mekanisk masse kan et høyere nivå av rest hydrogenperoksid oppnås ved slutten av fremgangsmåten når en alkalierstatningsbuffer, slik som sodaaske eller magnesiumhydroksid eller en hvilken som helst kombinasjon derav, anvendes delvis eller helt i stedet for natriumhydroksid, sammenlignet med nivået restperoksid som oppnås kun ved anvendelse av natriumhydroksid. I en fremgangsmåte er resthydroksidnivået økt med minst 0,5%, sammenlignet med en fremgangsmåte som kun anvender natriumhydroksid. I en annen fremgangsmåte er restperoksidnivået større enn 0,7%. Restperoksid måles ved anvendelse av jodometrisk filtrering eller EM science: reflektoquantperoksidtest.

Implementering av foreliggende oppfinnelse for å tilveiebringe fremgangsmåter for å bleke mekanisk masse vil nå bli beskrevet med referanse til spesifikke utførelsesformer og figurer.

Med referanse til fig. 2 er en skjematisk presentasjon av et termomekanisk to-trinnsraffineringssystem for en TMP-fabrikk egnet for å utføre fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for bleking av mekanisk masse, illustrert. To trinn refererer til en prosess som har minst en raffinør som drives over atmosfæretrykk og minst en raffinør som opererer ved, eller tilnærmet ved atmosfæretrykk, slik at det oppnås en mellomtrinnsdel. Mellomtrinnet refererer til delen i massefremstillingssystemet, som inkluderer eventuelt assosiert utstyr eller lignende, som begynner med utløpet av første trinnsraffinøren og som slutter ved inngangen til andre trinnsraffinøren. Det er klart at konfigurasjonen til et massefremstillingssystem kan ha flere eller færre enhetsoperasjoner enn det som er presentert heri. For illustrasjonsformål har noe hjelpeutstyr i massefremstillingssystemet blitt utelatt. I tillegg, for illustrasjonsformål, har noe hjelpeutstyr som kommer før eller etter massefremstillingssystemet anvendt i fig. 2 også blitt utelatt.

Treflis egnet for anvendelse som cellulosemateriale ifølge oppfinnelsen kan være fra bartrærarter slike som: gran (slik som Douglas-gran og Balsam- gran), furu (slik som Eastern-hvitfuru og Loblolly-furu), rødgran (slik som White-gran), lerke (slik som Eastern-lerke), ceder og selsnepe (slik som Easter- og Western-selsnepe). Eksempler på løvtrearter fra hvilke masse ifølge oppfinnelsen kan avledes, inkluderer acacia, or (slik som Red-or og europeisk svartor), asp (slik som Quaking-asp), bøk, bjørk, eik (slik som Hvit-eik), gummitrær (slik som eukalyptus og Søtgummi), poppel (slik som Balsam-poppel, Eastern-bomullstre, Svart bomullstre og Gul-poppel), gmelin, lønn (slik som Sukker-lønn, Rød-lønn, Sølv-lønn og Storblad-lønn) og Eukalyptus.

Treflis som fremstilles på et annet område på fabrikken, eller transporteres fra utsiden av fabrikken, eller fra en hvilken som helst kilde, lagres i binger eller siloer 200. Flisen blir vasket i en vasker 202 før raffinering, fulgt av avvanning i en avvanningssil 204. Vaskingen fjerner eventuell sand eller smårester til stede i treflisen som vil skade utstyret og forårsake prematur slitasje.

Fra avvanningssil 204 blir treflisen brakt gjennom prosessutstyret med en rotasjonsinnmatningsventil 206. Innmatningsventilen munner ut i et transportbånd 208 som kan være et skru- eller beltetransportbånd. Imidlertid kan et hvilket som helst annet egnet transportbåndapparat anvendes. Fra transportbånd 208 blir trefiberen matet inn i en forhåndsoppvarmer 210.1 denne utførelsesformen er forhåndsoppvarmeren 210 en enhetsoperasjon som anvender gjenvunnet damp 248 fira en nedstrøms cyklon 218 og damp fra en makeup-linje 250 for å varme opp trefiber før innmatning til en første trinnsraffinør 216. Treflis fjernes fira utløpet av forhåndsoppvarmer 210 til raffinør 216 ved hjelp av transportbånd 220. Oppvarmingen mykgjør treflisenm, hvilket konserverer energi i raffineringstrinnene. Første trinnsraffinør 216 er en trykkraffinør som kan operere i et område fra svakt over atmosfæretrykk til flere ti-talls pund pr. kvadrattomme trykk. Typisk operasjonstrykk er 68,9 til 275,8 kPa (ca. 10 til 40 psi), men kan være høyere eller lavere. En raffinør blir vanligvis anvendt i en mekanisk massefremstillingsfabrikk. En raffinør er en maskin som mekanisk bløtgjør og/eller kutter treflisen i de oppbyggende fibrene, idet de frigjør cellulosefibrene. Det er to prinsippielle typer av raffinører: en skiveraffinør og en konisk raffinør. For generell diskusjon av raffinører anvendt ved mekanisk massefremstilling refereres til "The Handbook of Pulping and Papermaking", 2. utgave, Christopher J. Biermann. Raffinering tilfører en vesentlig mengde varmeenergi fra friksjon med trefiberen, som avgis i form av damp i nedstrømsutstyr og resulterer i en temperaturheving i den malte veden eller massen. Dampen samles opp nedstrøms første trinnsraffinør 216 i cyklon 218. Massen og dampen reiser gjennom en blåselinje 224 som sammenbinder utløpet av første trinnsraffinør 216 og cyklon 218. Dampen som samles opp i cyklon 218 resirkuleres til forhåndsoppvarmer 210 for energikonserveringsformål. Massestrømmen 246 som kommer fra cyklonen 218 kan blandes med resirkulert masserejektstrøm 262 og mates til andre trinnsraffinør 222 via transportbånd 258. Kar 226 og 230 gir utjevning og lagringskapasitet for eventuelt masserejekt 238,240,262 som kommer fra transportbånd 258. Mens rejektene 262 er vist resirkulert til andre trinnsraffinør 222, kan rejekt 262 bli pumpet til andre deler av massefremstillingsfabrikken eller kastes. Fremre masse i linje 236 fra andre trinnsraffinør 222 blir ytterligere behandlet og awannet i kar 228,232 og 234. Rør 242 fra kar 232 bærer resirkulert masserejekt til andre trinnsraffinør 222 via rejektkar 230 og transportbånd 258. Andre trinnsraffinør 222 drives normalt ved tilnærmet atmosfæretrykk. Massen fra andre trinnsraffinør 222 mates inn i kar 228 hvor den deretter pumpes inn i ett eller flere kar 228,232 og 234 og enhetsoperasjonsutstyr for ytterligere behandling som kan inkludere siling, vasking og avvanning. Massen 264 som forlater raffineringssystemet og fremstilles ifølge oppfinnelsen kan ytterligere behandles og/eller prosesseres i andre seksjoner i massefabrikken (ikke vist). Strømmen av rejekt 238 tatt fra føde 246 til andre trinnsraffinøren 222 blir sendt til et utjevningskar 226 og deretter til et avvanningskar 230. Fra avvanningskar 230 blir rejektene matet tilbake til andre trinnsraffinør 222.

Igjen med referanse til fig. 2, er en pluralitet av kjemikalietilsetningspunkter 260, 261, 262 og 263 vist. Et første kjemikalietilsetningspunkt 260, 261 og 263 kan være før eller ved den primære raffinøren og et andre kjemikalietilsetningspunkt 262 kan være lokalisert mellom den første 216 og andre 222 raffinøren hvilket inkluderer blokkene 218, 258, 226, 230 og alle rørene tilsluttet slike blokker. Slik det anvendes heri, når det refereres til "kjemikalietilsetning ved eller i den primære raffinøren" betyr det en hvilken som helst blokk før eller som inkluderer den primære raffinøren 216 i fig. 2 og før eller som inkluderer blokkene 324 og 326 i fig. 3. Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for å tilveiebringe fremgangsmåter for fremstilling av bleket kjemisk masse kan blekevæsken introduseres i første trinnsraffinør 216 ved 260 eller ved mellomseksjonen mellom første raffinør 216 og andre raffinør 222 ved 262. Alternativt kan en eller en pluralitet av komponenter av blekevæsken introduseres ved første trinnsraffinør 216 eller etterfølgende blokker og en eller en pluralitet av komponenter av blekevæsken kan introduseres ved mellomseksjon 224 eller i en hvilken som helst kombinasjon derav. Det bør bemerkes at mellomtrinnstilsetningspunktet kan være et hvilket som helst kar eller rør fra utløpet av første trinnsraffinrør 216 til inngangen til andre trinnsraffinør 222, hvilket inkluderer enhetene 218,258, 226, 230 og linjene 224, 246, 262, 238,240 og 266.

Det er også klart at flere eller færre enheter, slike som tanker, filtre, kar, første og andre trinnsraffinører, cykloner, pumper, transportbånd og ventiler kan anvendes i et antall kombinasjoner for å tilveiebringe et to-trinns mekanisk massefremstillingssystem.

Andre termomekaniske massefremstillingsprosesser er beskrevet i US-patent nr. 4.718.980 til Lowrie et al.. Alle to-trinns mekaniske massefremstillingsprosesser kan modifiseres ifølge foreliggende oppfinnelse ved tilsetning av en blekevæske ved første trinnsraffinøren og/eller mellom trinnene og ved de angitte prosessbetingelsene for fordelaktig å fremstille masser som har høyere lyshet, høyere utbytte, høyere restperoksid og mindre oksalat, COD- og BOD-produksjon.

Med referanse til fig. 3, er en virkelig utførelsesform av et raffineringssystem i en massefabrikk med mellomtrinn og raffinørkjemikalietilsetningspunkt ifølge foreliggende oppfinnelse illustrert. Treflis lagres i tre tilstøtende siloer 300a, 300b og 300c. Siloene mater inn i en flisvaskapparatur 302 hvor flisen vaskes fri for skitt og andre uønskede bestanddeler. En avvanningssil 304 separerer vann fra flisen. Flisen blir deretter transportert ved en rotasjonsinnmater 306 gjennom en blåselinje (ikke vist) til en fliscyklon 310 og utvanningskar 312. Fliscyklonen 310 og utvanningskaret 312 kan gjøres til et enkelt utstyr eller kan være to forskjellige stykker separert med et rør. Fra utvanningskar 312 blir flisen deretter veid i vektbeltet 314 og målt med en måleskrue 316 og blir matet til en forhåndsoppvarmer 320. Forhåndsoppvarmer 320 opererer med damp for å heve temperaturen til treflisen for å mykgjøre dem. Utløpet av forhåndsoppvarmer 320 er forbundet til et tverrskruetransportbånd 322. Før inngangen til forhåndsoppvarmer 320 er en ventil 318 til stede for å kontrollere treflistilførselen. Et skrutransportbånd 322 mater den primære raffinøren 324. Trykket i den primære raffinøren kan variere mellom 75,8 til 275,8 kPa (ca. 11 til 40 psi), men opererer egnet fra 206,8 til 227,5 kPa (ca. 30 til 33 psi), og med en konsistens på ca. 10% til 50%, egnet ca. 23% til 45% og ved en temperatur på ca. 85°C til ca. 160°C. Magnesiumhydroksid, sodaaske eller alternativt natriumhydroksid kan lagres i karet 326 og måles ved en oppmålingspumpe (ikke vist) til første trinnsraffinør 324 eller etterfølgende blokker. Raffineringen introduserer vesentlig varme til flisen som avgis som damp 330 i den trykksatte separasjonscyklonen 328 etter første trinnsraffinør 34. Avfallsdampen 330 kan anvendes i digestoren 320 eller i andre varmevekslere gjennom hele fabrikken. Oppmalt trefiber eller masse fjernes fra den første trykksatte cyklonen 328 til en andre atmosfærisk cyklon 338 med en blåseenhet 332 hvor ytterligere damp 340 genereres ved et fall i trykk. Mellomtrinnsdelen mellom den første raffinøren 324 og den andre raffinøren 362 kan også anvendes som et tilsetningspunkt 336 for en, noen av eller alle blekevæskekomponentene. Alkali, oksidanter, silikater og chelateringsmidler kan introduseres i blåselinjen 334 ved 336 mellom den første trykksatte cyklonen 328 og den andre atmosfæriske cyklonen 338. Imidlertid er andre tilsetningspunkter i mellomtrinnsområdet alternative utførelsesformer. Alternative mellomtilsetningspunkter er blokkene 326, 328, 332, 338, 344, 346, 348, 350, 354, 358, 390, 384, 3380, og alle rør inn i og ut av blokkene. Hydrogenperoksid 342 introduseres ved bunnen av den atmosfæriske cyklonen 338. Imidlertid kan andre alternativer ha andre tilsetningspunkter ved en hvilken som helst lokalitet gjennom mellomtrinnsområdet. Fra den atmosfæriske cyklonen 340 blir malt treflis eller masse fjernet fra skrutransportbåndene 344 og 346 til et peroksidtårn 348 hvor malt treflis eller masse gjennomgår kjemisk aktivitet for ytterligere å lysgjøre den malte treflisen eller massen. Gjennomsnittlig oppholdstid kan justeres i dette trinnet fira 2 minutter til 180 minutter eller en hvilken som helst tidsperiode mellom disse. Temperaturen kan holdes i det vesentlige ved utløpstemperaturen til cyklonen 328. Imidlertid forventes temperaturen å holde seg innenfor de ovenfor nevnte områder. Lengere oppholdstid kan gi en økning i størrelsen på bleketårnet 348. Det er også klart at prøvefeller (ikke vist) kan plasseres ved en hvilken som helst lokalitet fra det første kjemikalietilsetningspunktet ved eller etterfølgende første trinnsraffinør 324 til andre trinnsraffinør 362 for å samle opp masse etter ca. 1 minutts oppholdstid og gjennom prosessen. Fra peroksidtårn 348 kommer massen inn i et fortynningskar 340 hvor konsistensen til massen reduseres og den kjemiske aktiviteten er lav. Massen blir deretter matet inn i en presse 354 og deretter på et andre skruetransportbånd 358 og en andre raffinør 362. Den andre raffinøren opererer ved tilnærmet atmosfæretrykk og ved en konsistens på ca. 13% til 40% og innenfor et av de tidligere nevnte temperaturområder.

Massen fra den andre raffinøren 362 ender i et kar 364 for lagring. Fra lagringstanken 364 blir massen 368 pumpet til utvanningskar 366. Fra utvanningskar 366 blir massen 372 sendt til primær sikteenhet 370. Massen 372 blir oppdelt i to strømmer, 376 og 378 ved primærsiktene 370. Den aksepterte massestrømmen 376 blir sendt til awanningssikt 374. Fra awanningssikten 374 blir vann 398 overført til hvitlutkar (ikke vist). Den ferdige massen som er produsert 396 sendes til lagringstanker 394. Rejektstrøm 378 fira primærsikteenhet 370 blir sendt til primærsikterejektkar 380. Fra primærsikterejektkar 380 blir massen sendt til en andre sikteenhet 384. Den andre sikteenheten inkluderer en rejektstrøm 388 og en akseptstrøm 386. Sekundærsiktenhet 388 blir sendt til kar 390 og ytterligere resirkulert til fortynningskar 350 for å blande seg med nylig raffinert masse 352 fra raffinør 324. Akseptstrøm 386 kommer inn i utvanningskar 366 for å bli resirkulert en gang til gjennom primæresikteenhet 370. Rejektstrøm 392 gjennomgår således ytterligere raffinering i andre raffinør 362.

EKSEMPEL 1

NORPAC-flis (70% selsnepe/30% furu) ble raffinert ved Andritz pilotforskningssenter i Springfield, Ohio. Et forenklet skjematisk diagram som viser flere enhetsoperasjoner som finner sted i en generisk TMP-enhet er illustrert i fig. 17. Det foretrekkes at hver TMP-prosess har flere eller færre enhetsoperasjoner, før eller etterfølgende en hvilken som helst av blokkene i den forenklede prosessen i fig. 17, som inkluderer sikter, vaskere, tørkere, transportbånd, pumper og kar. Pilotskala-anlegget som anvendes ved utførelse av eksempel 1 inkluderer minst en enhetsblokk i fig. 17. Pilotanlegget inkluderer, blant andre enheter, enhetsoperasjoner for sikting av treflis 700, forhåndsdamping av flis i blokk 702, en første raffinør 704, en cyklon 706 og en andre raffinør 708, og en pressenhet 710. En pressenhet 710 kan være en hvilken som helst egnet anordning for å fjerne væske fra masse, hvilket inkluderer manuell klemming av en masseprøve. Ingen temperaturmålingsanordning ble installert i pilotanlegget, imidlertid er det estimert at temperaturen i den første raffinøren var større enn 100°C, siden raffinøren ble operert over atmosfæretrykk. Temperaturen i den andre raffinøren ble estimert til 100°C eller større, siden raffinøren opererer nær atmosfæretrykk, i tillegg kan massen holde mye av varmen som genereres i den første raffinøren. Det er å forstå at pilotskala-anlegget kan ha flere eller færre enheter enn et ellers fullskala kommersielt anlegg.

En trykksatt dobbelskiveraffinør på 91 cm ble anvendt for det primære raffineringstrinnet. Blekevæskekomponenter ble tilsatt i første trinnsraffinøren og/eller nedstrøms mellomtrinnsblåselinjen. Blekevæsken inkluderte ca. 3% peroksid av 60:40 vann i forhold til peroksidblandingen, ca. 0,3% DTPA og ca. 2% silikat. En totalalkalinitet i forhold til peroksidforhold på ca. 0,7 ble anvendt. Vedrørende alkalinitet har et pund NaOH samme alkalinitet som 0,33 kg Mg(OH)2og 0,59 kg Na2C03. Resten av blekevæsken ble utgjort av vann og alkalikjemikaliene varierte og ble tilført ifølge strømningsskjemaet i fig. 4 og tabell 1 for å gi en pluralitet av blekevæskesammensetninger for hver kjøring. Etter primær raffinering ble masseprøver tatt fra primær raffinørcyklon og plassert i 208,2 1 (55 gallon) kar hvor de ble holdt i opp til 60 minutters reaksjonstid. Disse innbefattet elleve kjøringer angitt i tabell 1. Eksempelet anvender en trommel som et mellomtrinns blekekar 348 som er representativt for mellomtrinnsreaksjonen som kan utføres i prosessene i fig. 2 og 3.

Fig. 4 er et beslutningsdiagram som indikerer hvordan data i tabell 1 ble samlet opp. I blokk 60 blir en trefiberprøve som inneholder cellulose tilveiebrakt. I blokk 602 blir trefiberprøven forhåndsdampet i ca. 150 sekunder ved 141°C. I blokk 604 blir det besluttet om det skal tilsettes alkali til den primære raffinøren eller ikke. Hvis svaret i blokk 604 er ja, blir eventuelt gjenværende blekekomponenter tilsatt ved blåselinjen eller mellomtrinnsseksjonen i blokk 606. Hvis svaret i blokk 604 er nei, blir alle blekekomponentene tilsatt ved blåselinjen eller mellomtrinnsseksjonen i blokk 608.

Cirka 4 liter labprøver ble tatt fra karene på 208,2 1 og testet for lyshet ved intervallene 2,15, 30 og 45 minutter. Labprøvene ble stoppet og fortynnet til 1% for å stoppe reaksjonen og lage en lyshetsprøve. Disse dataene er presentert i tabell 1. Ved 60 minutters reaksjonstid ble prøvene tatt direkte fra tanken på 208,2 1 for å måle lyshet. Lysheten, rest og utbytte er presentert i tabellen og fig. 6, 7,11 og 12 fra disse prøvene. Karprøvene, i motsetning til labprøvene, var bedre i stand til å opprettholde temperaturen på grunn av størrelsen på prøvene.

Blokk 612 viser at kjøringene 2A, 2B, 3,4 og 5 hadde alkali tilsatt ved den primære raffinøren. I blokk 610 tillates disse kjøringene å reagere i ca. 60 minutter, med labprøver tatt og målt for lyshet ved 2,15, 30 og 45 minutters intervaller, hvor lysheten ble målt ved 60 minutter ved anvendelse av en karprøve. Blokk 616 viser at kjøringene 2, 3A, 4A, 6 og 7 ikke hadde alkali tilsatt til primærraffinøren. Disse kjøringene hadde en reaksjonstid på ca. 60 minutter. Labprøvene ble tatt og målt for lyshet ved 2,15, 30 og 45 minutters intervaller, lyshet ble målt ved 60 minutter ved anvendelse av en karprøve. Blokk 620 viser at kjøring 1 hadde komponenter tilsatt ved blåselinjen eller mellom trinnet, imidlertid inkluderte ikke kjøring 1 alkali som del av blekevæsken. Derfor, i blokk 618, ble kjøring 1 uansett holdt i 60 minutter uten noen tilfredsstillende reaksjon.

I blokk 622 blir karprøvene oppdelt for sekundær raffinering ved tre tilsetningsnivåer. Karprøvene ble raffinert med eventuelle restkjemikalier og pH fra blekereaksjonen slik at massen fortsatte å reagere i løpet av den andre raffineringen. Betingelsene ved den andre raffineringen ble justert for å tilveiebringe ytterligere reaksjonstid på ca. 65, 75 og 90 minutters bleking. I blokk 624 blir en termisk mekanisk masseprøve etter sekundær raffinering oppnådd ved 65, 75 eller 90 minutter. Totalt faststoff, oksalatinnhold, COD og BOD ble målt ved anvendelse av pressatprøvene fra masse med lavest frihet etter sekundær raffinering hvilket korresponderer til 90 minutters prøven.

Med referanse til tabell 1 er sammendrag av resultatene av lyshetsmålinger for elleve kjøringer presentert med forskjellige kjemikaliekonsentrasjoner og tider. Kjøringene fremgår i rader som begynner på venstre side i tabellen og leses på tvers; det er elleve (11) kjøringer. Kjøringer 2a og 2b hadde natriumhydroksid tilsatt til den primære raffinøren. Kjøring 2b hadde silikat tilsatt i tillegg til den primære raffinøren. Kjøring 3,

4 og 5 hadde Mg(OH)2tilsatt til den primære raffinøren. Betingelsene er for 3 vekt-% hydrogenperoksid. Lyshet ble målt i forhold til tid. Prøvene ble tatt fra blåselinjen, referansenummer 334 i fig. 3. Høyeste lyshetsnivå for en masse etter to minutter med bleking er et nivå på 55 lyshetsenheter ved kjøring 3, med ca. 40% alkali i form av magnesium tilsatt ved den primære raffinøren, idet balansen utgjøres av natriumhydroksid tilsatt mellom trinnene. Etter femten minutter var høyeste lyshetsnivå for en masse 57,7 lyshetsenheter fra samme kjøring. Etter tretti minutter var høyeste lyshetsnivå for en masse 57,9 lyshetsenheter, igjen fra samme kjøring. Etter førtifem minutter var høyeste lyshetsnivå for en masse 58,2 enheter, oppnådd ved kjøring 7, med 100% alkali i form av sodaaske tilsatt mellom trinnene.

Lysheten etter seksti minutter reaksjonstid er også vist. Høyeste lyshetsnivå for en masse etter 60 minutters bleketid er 62,5 enheter ved kjøring 3 med 40% magnesiumhydroksid tilsatt ved primærraffinøren og 60% natriumhydroksid tilsatt mellom trinnene. pH-området for masseprøvene 3, 3a, 4, 4a, 5, 6 og 7, som har samme mengde natriumhydroksidsubstitusjon ved 60 minutters bleking, er fra 8 til 8,3. Resthydrogenperoksid oppnådd med alkalierstatning er mellom 1,13% og 1,52% etter 60 minutters reaksjonstid for samme prøve; høyeste rest for erstattet alkali var 1,52% for 100% sodaaske tilsatt mellom trinnene. Imidlertid var høyeste restverdi 2,24% for 100% natriumhydroksid og silikat, tilsatt ved den primære raffinøren.

Lyshet etter sekundær raffinør ble også målt. Høyeste lyshetsnivå for en masse etter ca. 65 minutters reaksjonstid var 66,1 lyshetsenheter ved kjøring 3, med 40% magnesiumhydroksid tilsatt til den primære raffinøren og 60% natriumhydroksid tilsatt mellom trinnene. Høyeste lyshetsnivå for massen etter 75 minutter er 67,4, oppnådd ved kjøring 4 med 50% magnesiumhydroksid tilsatt til den primære raffinøren og 50% sodaaske tilsatt mellom trinnene, og også oppnådd ved kjøring 7 med 100% sodaaske tilsatt mellom trinnene. Høyeste lyshetsnivå for en masse etter ca. 90 minutters reaksjonstid er 69,5 oppnådd ved kjøring 7 etter 100% sodaaske tilsatt mellom trinnene. Slutt-pH varierte fra 7,6 til 8,2 for masseprøvene 3, 3a, 4, 4a, 5, 6 og 7, som inneholdt erstattede alkaliforbindelser. Hydrogenperoksidrest varierte fra 1,09% til 1,32% for samme kjøringer som inneholdt samme mengde erstattet alkali. Høyeste peroksidrestnivå på 1,32% ble oppnådd ved kjøring 7, med 100% sodaaske mellom trinnene. Høyeste rest avlest ved 60 minutter var 2,24% for 100% natriumhydroksid og silikat, tilsatt ved primær raffinør.

RESULTATER

Prøvedata er representative resultater som det er mulig å oppnå i en fabrikkprosess. Fabrikkprosessen i fig. 3 fortynner og reduserer hastigheten på blekereaksjonen i blokk 350 før masse mates inn i sekundærraffinøren. I eksempelet utført ifølge fremgangsmåten for bleking av mekanisk masse ble massen ikke fortynnet og heller ikke ble reaksjonen stoppet før den sekundære raffinøren. Massen ble raffinert med restkjemikaliene og pH'en til blekereaksjonsbetingelsene. Dataene viser at signifikant effektivitet er mulig hvis reaksjonen ikke stoppes etter mellomtrinns bleketårn 348.

Raffineringsenergi var omtrent den samme i kjøringene, unntatt at det var en betydelig fordel på ca. 15% når det gjelder energibehov ved mellomtrinnsbehandlingene i kjøring 1, den ublekede kontrollen. Kjøring 2a og 2b, når natriumhydroksid ble tilsatt til primærraffinøren, viste noe høyere energibehov i forhold til de andre behandlingene. Energien som kreves er angitt i fig. 5. Fig. 6 viser mellomtrinns lyshetsverdiene etter ca. 60 minutters blekereaksjon for hver av de elleve kjøringene i tabell 1, opplistet vertikalt i rader. Massen i kjøring 2 med 100% natriumhydroksid tilsatt mellom trinnene, hadde en lyshet på 59,4. Ved å forandre en blekevæske med en erstatning for alkali som har 40% til 100% Mg(OH)2tilsatt til primærraffinøren, resulterte en forandring i lyshet fra tidligere kjøring 2 i en lyshetsøkning på 3,0 til 3,1 poeng. Masseprøver 2a, 2b, 3,4 og 5 ble kjørt, hvor et alkalikjemikalium (enten NaOH, Mg(OH)2eller NaOH med silikat) ble tilsatt til primærraffinøren. Sammenligning mellom prøve 3 og 3a, og 4 og 4a, viser at lyshetsøkningen blir signifikant redusert når magnesiumhydroksid tilsettes til mellomtrinns blåselinjen og ikke til primærraffinøren. Imidlertid er det motsatte tilfellet for NaOH. Se kjøringer 2 og 2a. Imidlertid ble det notert en økning når silikat også ble tilsatt med NaOH ved primærraffinøren. Se kjøring 2b. Massen i kjøring 6 og 7 som inneholdt sodaaske, resulterte også i en lyshetsøkning på opp til 2,5 poeng sammenlignet med kjøring 2. Fig. 7 viser forskjeller i lyshetsnivåer i masse sammenlignet med masseprøven i kjøring 2 når 100% av alkali er NaOH tilsatt mellom trinnene. Fig. 8 viser peroksidrestresultater. Disse peroksidrestverdiene er fra 60 minutters prøver. Massen i kjøring 2 med 100% natriumhydroksid tilsatt mellom trinnene hadde en peroksidrest på 0,66%. Alle kjøringene 2a-7, som har alkalisubstitusjon resulterte i en økning på 70-130% større peroksidrestverdier enn kjøring 2 som betyr et område på 1,13% til 1,52%. De økte peroksidrestene representer en mulighet for ytterligere bleking hvis tilstrekkelig tid og temperatur er tilgjengelig. Imidlertid ga 100% NaOH tilsatt til primærraffinøren, som i kjøring 2a eller 2b, de høyeste restverdiene på 1,81% og 2,24%, respektivt. Blekevæskekjøring 2b inkluderte også silikat tilsatt ved primærraffinøren. Fig. 9 viser prosentøkning i kjøring 2-7, i kostnader av blekekjemikalier for lysthetspoeng pr. tonn sammenlignet med en kontroll uten kjemikalier, kjøring 1. Blekekjemikaliekostnader var lavest for magnesiumhydroksid som inneholdt blekevæskene for kjøring 3 og 5. Ved anvendelse av alternativ alkalierstatning reduserer kostnadene ved bleking ved å muliggjøre anvendelsen av mindre blekekjemikalier for å oppnå et gitt lyshetsnivå. Fig. 10 viser prosent økning i kjøringer 2-7, i blekekjemikaliekostnader for 2% og 3% peroksid sammenlignet med en kontroll uten kjemikalier, kjøring 1. Med en gang, med referanse tilbake til fig. 6, viser kjøringer 2, 3 og 6 ved 3% peroksid en økning i lyshet på ca. 3 punkter som kan oversettes til en redusert peroksidanvendelse fira 3% til 2% hydrogenperoksidanvendelse med ledsagende kostnadsbesparelser ved anvendelse av Mg(OH)2. Siden sodaaske generelt er dyrere enn magnesiumhydroksid, er kostnadsbesparelsene noe mindre, men fremdeles signifikante hvis sodaaske anvendes.

Utbytte, totalt faststoff, oksalatinnhold, COD og BOD, ble i tillegg målt på masseprøver som kom ut av pressenheten og var masse med lavest frihet etter sekundærraffinering for hver av kjøringene. Pressatprøvene var ufortynnede. Total bleketid var ca. 1,5 timer for disse masseprøvene. Masseutbytteverdier er vist i fig. 11. Masseutbytteverdier ble beregnet fra presset blekevæskefaststoff etter at vekten av kjemikaliene ble subtrahert. Utbytteverdier for masse ved anvendelse av blekevæsker som inneholdt sodaaske er gitt med og uten retensjon av C02, idet det er mulig at noe eller alt C02til stede i sodaasken frigis i løpet av bleking. C02kan utvikles fra nedbryting av Na2C03forårsaket av høye temperaturer. Beregning av utbytte antar derfor både nedbryting av Na2C03til C02(dvs. tap) og uten nedbryting (dvs. opprettholdelse). Masseutbyttet ved anvendelse av blekevæske i kjøring 2 med 100% NaOH tilsatt mellom trinnene var 95,6%. Det høyeste masseutbyttet ble oppnådd med blekevæske som har 50% Mg(OH)2og 50% Na2C03ved 98,0 og 98,1, respektivt, med antagelse av retensjon av C02. Kun svak forbedring ble notert når Mg(OH)2ble tilsatt den primære raffinøren. Det høyeste utbyttet for en blekevæske med 100% Mg(OH)2er 97,8, tilsatt den primære raffinøren.

Forandring i masseutbytte fra kontroll i kjøring 2 er vist i fig. 12. For alle kjøringene med noen grad av erstatningsalkali ble en økning i utbytte realisert. Kjøring 7, med hensyntagen til C02-tap, var den eneste kjøringen som viste en reduksjon i utbytte sammenlignet med kjøring 2. Det var en økning i masseutbytte opp til 2,2% for substitusjon med magnesiumhydroksid for opp til 100% tilsatt den primære raffinøren. Blekevæsker som inneholdt sodaaske, kjøring 6 og 7, viste fra 0-1% økning i utbytte. Utbytteøkningene er i overensstemmelse med reduksjonen som observeres i COD og BOD. Kombinasjonskjøringene 4 og 4a, med 50% magnesiumhydroksid og 50% sodaaske realiserte høyeste økning i utbytte, med hensyntagen til eventuelle C02-tap. Høyeste utbytteøkning på 2,5 ble observert ved kjøring 4a, en 50% Mg(OH)2, 50% Na2C03-blanding, hvor kjemikaliene ble tilsatt mellom trinnene, med et totalt masseutbytte på 98,1. Fig. 13 viser oksalatinnhold i ufortynnede pressatprøver for hver kjøring. Ufortynnet pressat fira ubleket prøve, kjøring 1, hadde et oksalatinnhold på 17 millligram pr. liter, mens prøven fra kjøring 2 med 100% NaOH tilsatt mellom trinnene hadde et oksalatinnhold på 200 milligram pr. liter. Generelt er oksalat 5-20% lavere for erstatningsalkalimasser, med unntak av kjøring 5 med 100% Mg(OH)2, tilsatt den primære raffinøren som var omtrentlig lik med kontroll i kjøring 2. Laveste oksalat ble notert for kjøring 2a, hvor prøven ble behandlet med 100% NaOH, tilsatt primærraffinøren ved 140 mg/l. Laveste oksalatnivåer for kjøringer med et erstatningsalkali er kjøringer 3a, 6 og 7, alle med et oksalatnivå på 160 mg/l. Disse var masser behandlet med 40% Mg(OH)2, 50% Na2C03og 100% Na2C03, hvor ingen av kjemikaliene ble tilsatt primærraffinøren, men mellomtrinnsseksjonen. Reduksjonen i peroksidanvendelse ved økt masselyshet vil gi ytterligere reduksjon i oksalat. Fig. 14 viser COD-verdier for prøvene i hver kjøring. Massen i kjøring 2 viste et COD-nivå på 97,5 kg/ODMT, for 100% NaOH tilsatt mellom trinnene. Det var en reduksjon i COD på opp til 18% for kjøringer som har erstatningsalkaliblekevæsker sammenlignet med prøve 2, med 100% NaOH. Kjøringene som kun har magnesiumblekevæsker, prøver i kjøringer 3, 3a og 5, viste en reduksjon på opp til 15% sammenlignet med prøve 2, mens kjøringene som kun har sodaaskeblekevæsker, prøver i kjøring 6 og 7, viste en reduksjon på opp til 6% sammenlignet med prøve 2, og kjøringene som har kombinasjon av magnesiumhydroksid og sodaaskeblekevæsker, prøver 4 og 4a, viste en reduksjon i COD på ca. 17-18% sammenlignet med prøve 2. Laveste COD-måling var for prøve 4 med et totalt COD-nivå på 79,6 kg/ODMT for en blekevæske som har 50% Mg(OH)2og 50% Na2C03, hvor Mg(OH)2tilsettes primærraffinøren og Na2C03tilsettes mellom trinnene.

Fig. 15 viser forandring i BOD for prøvene i hver kjøring. Massen i kjøring 2 viste et BOD-nivå på 32,8 kg/ODMT, for 100% NaOH tilsatt mellom trinnene. Det var en reduksjon i BOD med så mye som opp til 21% for prøver som anvender erstatningsalkaliblekevæsker sammenlignet med prøve 2 med 100% NaOH tilsatt mellom trinnene. Prøvene som kun anvender magnesiumhydroksidblekevæsker, kjøringsprøver 3, 3a og 5, viste en prosentvis reduksjon i BOD på ca. 3% opp til ca. 14,9% sammenlignet med kjøringsprøve 2 med 100% NaOH tilsatt mellom trinnene. Prøvene som kun anvender sodaaskeblekevæsker, kjøringsprøver 6 og 7, viste en prosentvis reduksjon i BOD på ca. 3% til ca. 21%, sammenlignet med kjøringsprøve 2 med 100% NaOH tilsatt mellom trinnene. Kombinasjonsblekevæskekjøringsprøver 4 og 4a viste en prosentvis reduksjon på BOD på ca. 14,9%, sammenlignet med kjøringsprøve 2 med 100% NaOH. Den laveste BOD-avlesning for en masse ble avlest for prøve 7, ved anvendelse av 100% Na2C03jtilsatt mellom trinnene, ved 25,9 kg/ODMT. En reduksjon i peroksidanvendelse vil resultere i en ytterligere reduksjon i

BOD.

Claims

1. Fremgangsmåte for å lysgjøre mekanisk masse,karakterisertv e d at den innbefatter trinnene med å: tilveiebringe cellulosemateriale som har lyshetsnivå til å begynne med, introdusere cellulosematerialene for et raffineringssystem for omdannelse til en masse, tilveiebringe en blekevæske for raffineringssystemet, hvori væsken innbefatter hydrogenperoksid og alkali, hvori opp til 100% av alkalien er Mg(OH)2, Na2CC«3, eller en kombinasjon derav, holde massen og blekevæsken ved en temperatur i området fra 85°C til 160°C i en tidsperiode på 2 til 180 minutter, og øke lysheten til massen med minst et lyshetsnivå som oppnås hvis 100% av alkalien er NaOH og massen og blekevæsken holdes ved samme tid og temperaturbetingelser.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den ytterligere trinnet med å: øke pH i massen til et område på 9 til 10,5.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat temperaturen er større enn 100 °C til ca.l60°C.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat tidsperioden er fra 10 minutter til mindre enn 180 minutter.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat tidsperioden er fra mer enn 60 minutter til mindre enn 120 minutter.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 3,karakterisert vedat tidsperioden er fra mer enn 2 minutter til mindre enn 60 minutter.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat blekevæsken innbefatter en mengde alkali som er ekvivalent med 4,54 til 45,36 kg NaOH pr. tonn masse på tørrbasis.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat 40% til 100% av alkalien er Mg(OH)2.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7,karakterisert vedat 50% til 100 av alkalien er Na2C03.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat blekevæsken innbefatter hydrogenperoksid i en mengde på 4,54 til 90,72 kg pr. tonn masse på tørrbasis.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat konsistensen til massen er større enn ca. 3%.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat forholdet mellom alkali og hydrogenperoksid er 0,25 til 3 på tørrvektbasis.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat blekevæsken ytterligere innbefatter et chelateringsmiddel i en mengde opp til ca. 10 vekt-%.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13,karakterisert vedat chelateringsmiddelet er utvalgt fra gruppen som består av aminopolykarboksylsyrer (APCA), etylendiamintetraeddiksyre (EDTA), dietylentriaminpentaeddiksyre (DTPA), nitrilotrieddiksyre (NTA), fosforsyrer, etylendiamintetrametylen-fosforsyre (EDTMP), dietylentiraminpentametylenfosforsyre (DTPMP), nitrilotrimetylenfosforsyre (NTMP), polykarboksylsyrer, glukonater, citrater, polyakrylater og polyaspartater eller en hvilken som helst kombinasjon derav.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat blekevæsken ytterligere innbefatter silikat i en mengde opp til ca. 10 vekt-%.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat lysheten til massen er økt med minst ca. 1 lyshetsenhet (ISO).

17. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat raffineringssystemet definerer en første og andre raffinør og et mellomtrinnsseksjon mellom den første og andre raffinøren.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17,karakterisert vedaten mengde alkali blir tilveiebrakt ved den første raffinøren.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18,karakterisert vedat alkalien er Mg(OH)2.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 17,karakterisert vedat mengden av alkali blir tilveiebrakt ved mellomtrinnsseksjonen.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20,karakterisert vedat alkalien er Na2C03.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den definerer et sluttrestperoksidnivå, hvori restperoksidnivået økes sammenlignet med restperoksidnivået som oppnås hvis 100% av alkalien er NaOH og massen og blekevæsken holdes ved samme tid og temperaturbetingelser.

23. Fremgangsmåte ifølge krav 22,karakterisert vedat restperoksidnivået i massen økes med minst 0,5%.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat restperoksidnivået er større enn 0,7%.

25. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den definerer et sluttmasseutbytte, hvori masseutbyttet økes sammenlignet med masseutbyttet som oppnås hvis 100% av alkalien er NaOH og massen og blekevæsken holdes ved samme tid og temperaturbetingelser.

26. Fremgangsmåte ifølge krav 25,karakterisert vedat masseutbyttet økes med minst en halv prosent.

27. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat masseutbyttet er større enn 95,9%.

28. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den definerer en sluttoksalatkonsentrasjon hvori oksalatkonsentrasjonen reduseres sammenlignet med oksalatkonsentrasjonen som oppnås hvis 100% av alkalien er NaOH og massen og blekevæsken holdes ved omtrentlig samme tids- og temperaturbetingelser.

29. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat oksalatkonsentrasjonen til det ufortynnede pressatet reduseres med minst ca. 10 mg/l.

30. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den definerer et slutt-COD-nivå hvori COD reduseres sammenlignet med COD hvis 100% av alkalien er NaOH og massen og blekevæsken holdes ved omtrent samme tids- og temperaturbetingelser.

31. Fremgangsmåte ifølge krav 30,karakterisert vedat COD reduseres med minst 1 enhet i kg/ODMT.

32. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat den definerer et slutt-BOD-nivå, hvori BODet reduseres sammenlignet med BOD hvis 100% av alkalien er NaOH og massen og blekevæsken holdes ved omtrent samme tids-og temperaturbetingelser.

33. Fremgangsmåte ifølge krav 32,karakterisert vedat BOD reduseres med minst en tiendedel av en enhet i kg/ODMT.

34. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat raffineringssystemet definerer en første og andre raffinør, hvori blekereaksjonen ikke stoppes før den andre raffinøren.

35. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat blekevæsken ytterligere innbefatter et metallchelateringsmiddel i en mengde opp til ca.

10 vekt-%.

36. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat blekevæsken innbefatter en tilsetning av hydrogenperoksid som er omtrentlig ekvivalent med 3 vekt-% av en løsning bestående av 60:40 vann i forhold til hydrogenperoksid.

37. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat blekevæsken innbefatter en tilsetning av hydrogenperoksid som er omtrentlig ekvivalent med 2 vekt-% av en løsning bestående av 60:40 vann i forhold til hydrogenperoksid.

38. Masse,karakterisert vedat den er fremstilt ifølge fremgangsmåten ifølge krav 1, som har en lyshet på minst ca. 55 ISO.

39. Masse ifølge krav 38,karakterisert vedat den har en lyshet på 55 til 69,5 ISO.