PL64276B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 20.1.1966 (P 112 561) 25.1.1965 Wielka Brytania 20.XII.1971 64276 KI. 55 b, 1/10 MKP D 21 c, 3/02 UKD Twórca wynalazku: William Howard Rapson Wlasciciel patentu: Electric Reduktion Company of Canada Ltd., To¬ ronto (Kanada) Sposób wytwarzania bielonej masy celulozowej Wynalazek dotyczy wytwarzania bielonej, wló¬ knistej masy celulozowej na drodze chemicznego roztwarzania wlóknistego materialu metoda siar¬ czanowa lub sodowa, w której material wlóknisty warzy sie z NaOH i/lub Na2S, a zwlaszcza dotyczy wykorzystania zwiazków chemicznych zawartych w odcieku ze stadium ekstrakcji kaustycznej, która nastepuje po pierwszym czesciowym bieleniu masy celulozowej, za pomoca wodnego roztworu zawie¬ rajacego chlor i/lub dwutlenek chloru.W konwencjonalnej metodzie siarczanowej w ce¬ lu otrzymania bielonego wlóknistego materialu ce¬ lulozowego, stosuje sie jako wlóknisty material zwlaszcza wióry z drewna, lecz takze inne surow¬ ce, takie, jak trawy, sloma i wytloki trzciny cu¬ krowej, przy czym material ogrzewa sie w stadium wrzenia z bialym lugiem, zawierajacym siarczek sodowy i wodorotlenek sodowy dla rozpuszczenia hemiceluloz, ligniny i innych substancji organicz¬ nych dajacych sie wyekstrahowac. Nastepnie otrzymana mase wlóknista oddziela sie od powsta¬ lego czarnego lugu i przeprowadza do etapu bie¬ lenia, a czarny lug poddaje sie regeneracji.W stadium regeneracji czarny lug zageszcza sie przez odparowanie i stezona ciecz spala w piecu otrzymujac stop zawierajacy weglan sodowy i siar¬ czek sodowy. Stop zadaje sie (gasi) woda w celu otrzymania surowego zielonego lugu, który na¬ stepnie klaruje sie, przy czym pozostalosc, która stanowia sole nierozpuszczalne kationów metalicz- 2 nych innych niz sodowy i potasowy, przemywa sie.Oczyszczony lug poddaje sie nastepnie kaustyfika- cji za pomoca tlenku wapniowego w celu przepro¬ wadzenia weglanu sodowego w wodorotlenek so¬ dowy, przy czym wytracony weglan wapniowy oddziela sie w postaci szlamu, przemywa woda i wypraza dla odzyskania tlenku wapniowego, sluzacego nastepnie do kaustyfikacji zielonego lugu.Wody z przemycia pozostalosci i szlamu, zazwy¬ czaj stanowia wode, która zadaje sie (gasi) stop, powstaly w czasie prazenia lugu czarnego w pie¬ cu. Otrzymana, oczyszczona skaustyfikowana ciecz, która stanowi bialy lug zawraca sie do stadium warzenia. W celu utrzymania odpowiedniego ste¬ zenia wodorotlenku sodowego i siarczku sodowego w lugu bialym zawracanym do obiegu, dodaje sie w stadium regeneracji do lugu czarnego przed jego wyprazeniem siarczan sodowy, zazwyczaj w postaci bezwodnego siarczanu sodowego.W zmodyfikowanej metodzie siarczanowej ciecz warzelna, stosowana do wytwarzania wlóknistego materialu celulozowego, zawiera zasadniczo tylko siarczek sodowy, a w etapie regeneracji lugu czar¬ nego z lugu zielonego wydziela sie weglan sodowy w celu wzbogacenia w siarczek sodowy roztworu, który zawraca sie do obiegu dla przygotowania cieczy, stosowanej w stadium warzenia.W metodzie sodowej ciecz warzelna, stosowana do wytwarzania wlóknistego materialu celulozowe- 4*427664276 4 go, zawiera tylko wodorotlenek sodowy, przy czym pomija sie dodawanie bezwodnego siarczanu sodo¬ wego w etapie regeneracji.Oddzielona w tych wszystkich procesach mase celulozowa plucze sie najpierw, a nastepnie cze¬ sciowo bieli w pierwszym etapie bielenia wodnym roztworem zawierajacym chlor, dwutlenek chloru lub obydwa te zwiazki. Czesciowo wybielona mase w postaci ciaglej wilgotnej maty plucze sie woda, po czym roztwarza sie ja ponownie w specjalnym urzadzeniu do roztwarzania, miesza z wodorotlen¬ kiem sodowym, poddaje dzialaniu pary w celu usuniecia barwnych zanieczyszczen, takich, jak chlorowane zwiazki ligniny, które powstaly w pierwszym etapie bielenia. Wylugowana mase po¬ nownie plucze sie w taki sam sposób i doprowa¬ dza do jednego lub kilku dalszych etapów bielenia, w których bielenie prowadzi sie za pomoca pod¬ chlorynu lub korzystnie dwutlenku chloru.Odciek ze stadium ekstrakcji kaustycznej cze¬ sciowo bielonej masy celulozowej zawiera poza pozostaloscia nieprzereagowanego wodorotlenku sodowego, sole sodowe nieorganicznych kwasów takich, jak weglan sodowy, siarczek sodowy, siar¬ czan sodowy i chlorek sodowy, a takze sole sodo¬ we kwasów organicznych pochodzacych z malej ilosci substancji organicznych, wyekstrahowanych z czesciowo wybielonej masy celulozowej w sta¬ dium ekstrakcji. Odciek ten zazwyczaj odrzuca sie jako odpad, który zanieczyszcza wodociagi. W ten sposób traci sie cenne zwiazki chemiczne z calego procesu.Rozwazano mozliwosc odparowania odcieku, w celu odzyskania zwiazków chemicznych dla po¬ nownego uzycia ich w procesie, na przyklad doda¬ nie go do czarnego lugu i w celu wykorzystania ciepla spalania substancji organicznych, lecz z po¬ wodu bardzo malego stezenia substancji stalych w odcieku, odparowanie i spalanie okazalo sie nieoplacalne i nie przeprowadzano ich na skale przemyslowa. Inna ewentualnosc stanowilo zagesz¬ czenie odcieku metoda przemywania przeciwpra- dowego, lecz potrzebne do tego urzadzenie zwia¬ zane bylo z duzym nakladem kapitalu, a technika prowadzenia procesu jest trudna do sterowania.Wedlug opisu brytyjskiego zgloszenia patentowe¬ go nr 3131/65 odciek ten zageszcza sie przez za¬ wrócenie co najmniej czesci odcieku na plukana mate czesciowo wybielonej masy celulozowej.Obecnie stwierdzono, ze odciek ze stadium ekstrakcji kaustycznej czesciowo bielonej masy ce¬ lulozowej nadaje sie doskonale do stosowania jako srodek do traktowania (gaszenia) stopu otrzyma¬ nego z wyprazania w piecu czarnego lugu w trak¬ cie jego regeneracji. Aczkolwiek spodziewano sie, ze niektóre z substancji organicznych zawarte w odcieku spowoduja pienienie w czasie procesu ga¬ szenia, to jednak stwierdzono, ze wystepuje bardzo male pienienie, lub wcale go nie ma.Sposób wedlug wynalazku wytwarzania bielonej masy celulozowej metoda obejmujaca w stadium warzenia ogrzewanie wlóknistego materialu celu¬ lozowego w wodnym roztworze zawierajacym wo¬ dorotlenek sodowy lub siarczek sodowy albo oby¬ dwa te zwiazki, oddzielenie wlóknistej masy celu¬ lozowej z roztworu, doprowadzenie tego roztworu do etapu regeneracji, obejmujacego odparowanie roztworu, spalenie zageszczonego roztworu do wy¬ tworzenia stopu, rozpuszczenie stopu w wodzie i 5 obróbke otrzymanego w ten sposób roztworu w celu wytworzenia cieczy do ponownego wykorzy¬ stania w etapie warzenia, oraz doprowadzenie masy celulozowej do etapu bielenia, obejmujacego czesciowe bielenie masy celulozowej w pierwszym stopniu bielenia wodnym roztworem chloru lub dwutlenku chloru lub ich obydwóch, ekstrahowa¬ nie czesciowo wybielonej masy celulozowej w sta¬ dium ekstrakcji goracym wodnym roztworem wo¬ dorotlenku sodowego i dalsze bielenie masy celu¬ lozowej w co najmniej jeszcze jednym stopniu bielenia, polega na tym, ze odciek ze stadium ekstrakcji kaustycznej czesciowo bielonej masy celulozowej, stosuje sie co najmniej czesciowo jako srodek do traktowania (gaszenia) i rozpuszczania stopu otrzymanego z wyprazenia lugu czarnego w piecu, w etapie jego regeneracji.Stosujac do traktowania (gaszenia) stopu, wyzej wymieniony odciek zamiast osadu i szlamu otrzy¬ manych w etapie regeneracji lugu czarnego, w eta¬ pie regeneracji tego lugu dodaje sie male ilosci wody lub nie dodaje sie wody wcale, a substancje stale rozpuszczone w odcieku odzyskuje sie w zie¬ lonym lugu, nastepnie w lugu bialym stosowanym do warzenia masy celulozowej.Zgodnie z wynalazkiem odciek ze stadium ekstrakcji kaustycznej mozna stosowac najpierw do przemywania pozostalosci z oczyszczania kaustyfi- kowanego lugu zielonego w celu odzyskania z nie¬ go alkalii.Ogólnie, rozpuszczone substancje stale dodatko¬ wo wprowadzone do etapu regeneracji lugu czar¬ nego w sposobie wedlug wynalazku wynosza oko¬ lo 6% obciazenia wlasnego calego procesu, który wymaga slabego dodatkowego odparowania wody rzedu 6%. W ten sposób przy niewielkich dodatko¬ wych kosztach eksploatacji mozna odzyskac z od¬ cieku ze stadium ekstrakcji lugiem cenne zwiazki chemiczne dla ponownego wykorzystania w proce¬ sie i jednoczesnie uniknac zanieczyszczenia wodo¬ ciagów publicznych tymi zwiazkami. Równiez cie¬ plo spalania organicznych substancji z odcieku zostaje utrzymane w procesie.Sposób wedlug wynalazku jest korzystny zwlasz¬ cza gdy stosuje sie go w procesach wytwarzania masy celulozowej, w których pierwszy stopien bielenia przeprowadza sie mieszanina, w której znaczna czesc chloru zastapiona zostala przez CIO2* Jezeli pierwszy stopien bielenia przeprowadza sie w calosci lub glównie za pomoca CI2, to w cieczy krazacej powstana chlorki i obciazenie to moze byc nadmierne. Jezeli znaczna czesc CI2 zastapi sie CIO2, to ilosc pozostalosci chlorkowych zostanie zmniejszona.Wynalazek wyjasniono tytulem przykladu na za¬ laczonym rysunku. Wióry z drewna warzy sie w warniku 1 w bialym lugu zawierajacym wodny roztwór wodorotlenku sodowego i siarczku sodo¬ wego. Po wygotowaniu wiórów drewna, mieszanina masy celulozowej przechodzi do rozdzielacza 2, w którym zostaje oddzielona od czarnego lugu, 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 64276 6 który przechodzi do aparatu wyparnego 3, w któ¬ rym zostaje zageszczony. Do stezonego lugu czar¬ nego dodaje sie siarczan sodowy, a ciecz wypraza sie w piecu 4. Otrzymany w ten sposób stop za¬ wierajacy w;glan sodowy i siarczek sodowy prze¬ chodzi do aparatu do rozpuszczania 5, gdzie jest traktowany (gaszony) woda.Powstaly w ten r::osób zielony lug przechodzi do odstojn^lia 6 dla zielonego lugu, a otrzymany w nim po odstaniu osad przechodzi do pluczki 7.Oczyszczony zielony lug przechodzi nastepnie do kaustyfikatora 8, w którym jest mieszany z wap¬ nem palonym, a ciecz tam powstala przechedzi do odstojnika 9, z którego wytracony weglan wapnio¬ wy usuwa sie w ucctaci szlamu i prz?prowadza go do pluczki szlamu 10.Oddzielona w rozdzielaczu 2 wlóknista mase celulozowa przemywa s:q woda w pluczce II, a nastepnie przeprowadza do pierwszego urzadzenia do bielenia (chlorowania) 12, w którym zostaje czesciowo bielona wodnym roztworem zawieraja¬ cym CI2, CIO2 lub obydwa te zwiazki. Z urzadzenia do chlorowania 12 czesciowo wybielona masa ce¬ lulozowa przechodzi do pluczki 13, przez która przechodzi na siatce drucianej obwodu bebna ro¬ tacyjnego 14 i plukana jest woda doprowadzona przewodem 15. Odciek z pluczki 13 odciagany jest przewodem 16 za pomoca pompy prózniowej (nie pokazanej na rysunku) do szczelnego zbiornika 17, a nastepnie do kanalu sciekowego przewodem 18.Z pluczki 13 wlóknista masa przechodzi do urza¬ dzenia 10 do roztwarzania, w którym mieszana jest z para doprowadzana przewodem 18a i z bialym lugiem zawracanym do obiegu, z odstojnika 9 przewodem 20. Reszta bialego lugu z odstojnika 9 przechodzi przewodem 21 do warnika 1 do goto¬ wania swiezych wiórów drewna. Goraca miesza¬ nina wlóknistej masy celulozowej i bialego lugu przechodzi nastepnie do zbiornika 22 ekstrakcji kaustycznej, w którym zanieczyszczenia zostaja rozpuszczone, a mieszanina jest przepompowywana pompa 23 do pluczki 24, w której masa celulozowa w postaci maty na siatce drucianej obwodu bebna rotacyjnego 25 plukana jest woda doplywajaca przewodem 26. Odciek z pluczki 24 odciagany jest przewodem 27 za pomoca pompy prózniowej (nie pokazanej na rysunku) i przechodzi do szczelnego zbiornika 28, skad przepompowywany jest pompa 28a, przy czym czesc jego zawraca sie przewodami 29 i 30 na powierzchnie plukanej masy na beb¬ nie 14 pluczki 13, a czesc przechodzi przewodami 31, 32 i 33 do pluczki 7 osadu oraz przewodami 31, 32 i 35 do pluczki 10 szlamu, a dalsza czesc, o ile to pozadane, przechodzi przewodami 31, 34 i 36 do zageszczacza szlamu 37.Czesc odcieku przechodzaca przewodem 30, od¬ ciagana jest przewodami 30a i 30b od zbiornika 22 ekstrakcji lugiem i do pluczki 24. Przemyta masa wlóknista z pluczki 24 przechodzi nastepnie do urzadzenia do roztwarzania 38 i przepompowywana jest pompa 39 do pluczki 40, gdzie tworzy mate na siatce drucianej obwodu bebna obrotowego 41 i przemywana jest woda z przewodu 15. Odciek odciagany z pluczki 40 za pomoca pompy próznio¬ wej (nie pokazanej na rysunku) do szczelnego zbiornika 42, czesciowo odchodzi do kanalu scie¬ kowego przewodami 43 i 18, a czesciowo zawra¬ caly jest przewodem 26 za pomoca pompy 44 do pluczki 24 jako woda do plukania masy celulozo- 5 wej pc j bj ekstrakcji lugiem.Woda do przemywania doplywajaca przewodem 33 dc pluczki 7 osadu przechodzi nastepnie prze¬ wodem 45 do pluczki 10 szlamu, a woda do prze¬ mywar ia doplywajaca przewodem 3G do zageszcza¬ cza szlamu 37 przechodzi nastepnie przewodem 46 do pluczki szlamu 10. Woda z przemywania, wy^ plywajaca z pluczki szlamu 10 przechodzi przewo¬ dem 41 do aparatu do rozpuszczania 5, gdzie uzy¬ wana jest do traktowania (gaszenia) i rozpuszcza¬ nia stopu z pieca 4.Szlam z pluczki 10 doprowadzany jest przewo¬ dem 48 do zageszczacza szlamu 37, gdzie jest za¬ geszczany, a nastepnie przeprowadzany do pieca wapiennego 49, w którym szlam jest wyrazany w celu odzyskania tlenku wapniowego, który na¬ stepnie zawraca sie przewodem 50 do kaustyfika¬ tora 8 dla dalszej kaustyfikacji lugu zielonego.Z pluczki 40 wyekstrahowana masa celulozowa przechodzi do dalszych stopni bielenia dwutlen¬ kiem chloru.W celu ustalenia czy istnieja jakies niedogodno¬ sci w prowadzeniu procesu, w zwiazku ze stosowa¬ niem do gaszenia stopu z lugu czarnego odcieku ze stadium ekstrakcji kaustycznej czesciowo bielo¬ nej masy celulozowej, przeprowadzono szereg prób laboratoryjnych opisanych w przytoczonych przy¬ kladach.Przyklad I. 29 g Na2S, 22,7 g NaOH, 160 g Na2C03 (odpowiednik stopu ze spalania zageszczo¬ nego lugu czarnego) rozpuszcza sie w jednym przypadku w zregenerowanej cieczy z ekstrakcji lugiem z celulozowni siarczanowej, a w drugim przypadku — w wodzie destylowanej do wytwo¬ rzenia 1 litra roztworu bedacego odpowiednikiem zielonego lugu w kazdym przypadku. 200 ml kazdego z tych roztworów zadaje sie 22,4 g stalego wodorotlenku wapniowego, ogrzewa do temperatury 80° C i miesza w ciagu 2 godzin.Po zakonczeniu mieszania obserwuje sie predkosc osiadania. W obydwóch cieczach osiadanie nasta¬ pilo zasadniczo z taka sama predkoscia, co wska¬ zuje na to, ze substancje rozpuszczone w cieczy z ekstrakcji kaustycznej nie maja ujemnego wply¬ wu na szybkosc osiadania, co jest bardzo waznym czynnikiem w celulozowniach, stosujacych metode kaustyfikacji.W trakcie mieszania zaobserwowano, ze mniej piany powstalo nad roztworem zawierajacym ciecz zregenerowana z ekstrakcji kaustycznej, co wska¬ zuje na to, ze ciecz ta przy wykorzystywaniu jej do gaszenia stopu raczej zmniejszy niz zwiekszy problem pienienia.Klarowna ciecz dekantuje sie z nad osiadlego szlamu, który przesacza sie. Szybkosc przesaczania jest taka sama, co wskazuje na to, ze ciecz z ek¬ strakcji kaustycznej nie wplywa ujemnie na szyb¬ kosc przesaczania szlamu.Po przeprowadzeniu analizy przesaczu stwier¬ dzono, ze w obu przypadkach taka sama czesc weglanu sodowego zostala przeprowadzona w wo- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6061276 8 dorotlenek sodowy, a mianowicie 81,4% z woda destylowana i 81,6% z ciecza — odciekiem z ek¬ strakcji kaustycznej, co wskazuje jeszcze na to, ze substancjo stale znajdujace sie w cieczy w ek¬ strakcji kaustycznej nie wplywaja ujemnie na operacje kaustyfikacji.Przyklad II. W laboratoryjnej celulozowni porównywano próbke zielonego lugu z celulozowni z próbka lugu zielonego wytworzonego przez roz¬ puszczenie stopu w cieczy, w której 70% objeto¬ sciowych slabych popluczyn zastapiono ciecza — odciekiem z ekstrakcji kaustycznej, pobrana z tej samej celulozowni, przy czym obydwa roztwory mialy takie same stezenia wynoszace od 180 — 190 gramów na litr. Po kaustyfikacji w ciagu 1 godziny w temperaturze 93—100° C w trakcie nieprzerwanego mieszania z wapnem palonym po¬ branym z pieca celulozowni, w ilosci z 6%-owym nadmiarem zapotrzebowania stechiometrycznego, co zblizone jest mozliwie najbardziej do ilosci nad¬ miaru wapna palonego stosowanego normalnie w celulozowni, stwierdzono, ze lug bialy otrzymany przy zastosowaniu odcieku z ekstrakcji lugiem osiada troche szybciej niz otrzymany znanym spo¬ sobem.Wydajnosc kaustyfikacji, to jest procentowa przemiana soli sodowych w wodorotlenek sodowy byla o 1—4% wyzsza przy zastosowaniu lugu zie¬ lonego utworzonego przy zastosowaniu odcieku z ekstrakcji lugiem, a szlam odsaczony od lugu zawierajacego odciek z tej ekstrakcji powodowal szybsze przenikanie przez niego wody przemywa¬ jacej, co wskazuje na jego latwiejsze przesaczanie, a takze szybsze osiadanie.Ponowne wypalanie szlamu wapiennego otrzy¬ manego przy zastosowaniu cieczy z ekstrakcji lu¬ giem w laboratoryjnym piecu muflowym w tem¬ peraturze 900° C wykazuje troche wiecej strat wskutek prazenia niz nalezaloby sie spodziewac, poniewaz zawiera on troche substancji organicz¬ nych lecz obydwa szlamy wapienne wykazuja male spiekanie sie, co wskazuje, ze nie wystepuja zadne dodatkowe trudnosci przy wypalaniu szlamu wapiennego wytwarzanego z zastosowaniem spo¬ sobu wedlug wynalazku.Znaczna róznica w wynikach wystepowala wte¬ dy, gdy dodano jedynie stechiometryczna ilosc wapna palonego do lugu zielonego otrzymanego z zastosowaniem odcieku z ekstrakcji kaustycznej.Otrzymany w przykladzie I, szlam byl wówczas lekko zóltawo-brunatny, a ciecz przesaczona byla ciemno brazowa, natomiast analiza wykazala, ze tylko weglan sodowy zostal przeprowadzony w wo¬ dorotlenek sodowy, a zabarwione sole kwasów organicznych pozostaly w przesaczu.Gdy zastosowano nadmiar wapna palonego jak 5 w przykladzie II, to szlam byl ciemno brazowy, ciecz przesaczona byla koloru o wiele jasniejszego brazowawo-pomaranczowego, co wskazywalo na to, ze zabarwione sole sodowe kwasów organicznych zostaly takze przeprowadzone w wodorotlenek so- 10 dowy, a zabarwione sole wapniowe kwasów orga¬ nicznych pozostaly w przesaczu.Te ostatnie obserwacje swiadcza o elastycznosci procesu, w którym sole sodowe kwasów organicz¬ nych mozna albo wytracic ze szlamem wapiennym 15 i spalic w piecu wapiennym, albo mozna pozosta¬ wic w roztworze, aby przeszly z lugiem bialym do warnika i aparatu wyparnego i do regeneracji chemicznej. 20 PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania bielonej masy celulozo¬ wej przez ogrzewanie wlóknistego materialu celu¬ lozowego w wcdnym roztworze zawierajacym wo- 25 dorotlenek sodowy lub siarczek sodowy albo oby¬ dwa te zwiazki, oddzielenie wlóknistej masy celu¬ lozowej od powstalego lugu czarnego, odparowanie lugu czarnego, wyprazenie go na stop, rozpuszcze¬ nie stopu w wodzie i obróbke otrzymanego zielo- 30 nego lugu w celu wytworzenia cieczy dla ponow¬ nego wykorzystania w etapie warzenia oraz przez bielenie otrzymanej masy celulozowej obejmuja¬ cego czesciowe bielenie masy celulozowej w pierw¬ szym stopniu bielenia za pomoca wodnego roztwo- 35 ru chloru lub dwutlenku chloru albo obydwóch tych zwiazków, ekstrahowanie czesciowo wybielo¬ nej masy celulozowej za pomoca goracego roztwo¬ ru wodnego wodorotlenku sodowego i dalsze bie¬ lenie masy celulozowej w co najmniej jeszcze jed- 40 nym stopniu bielenia, znamienny tym, ze odciek ze stadium ekstrakcji kaustycznej czesciowo wy¬ bielonej masy celulozowej stosuje sie jako srodek do traktowania i rozpuszczania stopu powstalego z wyprazania w piecu zageszczonego czarnego lugu 45 w etapie jego regeneracji.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze odciek ze stadium ekstrakcji kaustycznej przed traktowaniem nim stopu powstalego ze spalenia w piecu zageszczonego czarnego lugu, stosuje sie ft0 do przemywania pozostalosci i/lub szlamu otrzy¬ mywanych z klarowania lugu zielonego.KI. 55 b, 1/10 64276 MKP D 21 c, 3/12 //. Ep M] jfL '31 3. 6. jjJ i '45, ' «~ ^34 f /t\ Vh -35 Y-36 c50 10. ¦46 U.8 QO "47 37 '49 PL PL