SE0901436A1 - Föfarande för att producera en pappersmassa från lignocellulosamaterial - Google Patents
Föfarande för att producera en pappersmassa från lignocellulosamaterial Download PDFInfo
- Publication number
- SE0901436A1 SE0901436A1 SE0901436A SE0901436A SE0901436A1 SE 0901436 A1 SE0901436 A1 SE 0901436A1 SE 0901436 A SE0901436 A SE 0901436A SE 0901436 A SE0901436 A SE 0901436A SE 0901436 A1 SE0901436 A1 SE 0901436A1
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- oxygen delignification
- pulp
- process according
- delignification step
- delignification
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 115
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 42
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 148
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 148
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 148
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 75
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 50
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 43
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 37
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 29
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims description 27
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 27
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 22
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 5
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 claims description 2
- -1 aliphatic alcohols Chemical class 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 121
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 60
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 17
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 14
- 239000002023 wood Substances 0.000 abstract description 9
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 abstract 1
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 20
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 12
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 10
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 8
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 4
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 4
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 4
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 4
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 2
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 125000005233 alkylalcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N anthraquinone Natural products CCC(=O)c1c(O)c2C(=O)C3C(C=CC=C3O)C(=O)c2cc1CC(=O)OC PYKYMHQGRFAEBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/147—Bleaching ; Apparatus therefor with oxygen or its allotropic modifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
- D21C1/06—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with alkaline reacting compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Föreliggande beskrivning hänför sig till en process för att producera enpappersmassa från lignocellulosamaterial, speciellt icke-vedråvara, i viken5 upplösningen av kiseldioxid är minimerad. Processen innefattar stegen att kokalignocellulosamaterial till en massa och underkasta nämnda massa ettsyredelignifieringssteg i vilken en alkalitillsâttning görs så att massan har ett slutligtpH-värde som år lika med eller mindre än 10,0 efter nämnda steg. (Fig. 2)
Description
10
20
25
2
kokvätskan. Detta leder till exceptionella svårigheter vid förångning, förbränning
och återkaustisering, vilket gör återvinningen ofullständig om den alls försöks.
Den ökande medvetenheten om miljöfaror relaterade till spillvattenutsläpp
från icke-vedmassafabriker kombinerad med avsaknaden av adekvat teknik för
återvinning av förbrukade kokvätskor har inneburit att icke-vedmassaindustrin har
insett att den ännu inte har uppnått sin fulla potential.
Tabell 1
Sort SiOg [%]
Rishalm 9-1 4
Vetehalm 3-7
Sockerrörsbagass O,7-3
Vanlig vass ~2
Bambu 1,5-3
Olika tänkbara möjligheter har övervägts för att minska problemet med
kiseldioxid. Några av dem är avskiljning av kiseldioxid före massakokning,
utfällning och avskiljning av kiseldioxid före förångning, eventuella nya tekniker för
återvinning av förbrukade kokvätskor och nya kokningstekniker.
WO 2006/103317 beskriver ett exempel på en sådan ny kokningsteknik.
Dokumentet beskriver en process för produktion av pappersmassa från finfördelat
lignocellulosamaterial, så som vilken som helst typ av ved, halm eller bambu. Det
finfördelade lignocellulosamaterialet impregneras med reaktantkemikalier och
hettas därefter upp till en lämplig reaktionstemperatur för delignifieringsreaktioner
med användning av den värme som avges genom kondensation av ett gasformigt
organiskt ämne. Processen resulterar bland annat i mycket snabba reaktioner,
högt utbyte och lägre energibehov.
Vid utnyttjande av det kokningsförfarande som beskrivs i WO
2006/103317 på icke-vedråvaror är det möjligt att erhålla en massa som innehåller
en liten mängd löst kiseldioxid. När massan underkastas en efterföljande
syredelignifiering genom konventionella förfaranden har det dock observerats att
stora mängder kiseldioxid löses upp i delignifieringssteget. Till exempel har 33 %
20
25
30
3
löst kiseldioxid observerats i avluten vid pH 10,9 för en massa baserad på halm
och kokad genom förfarandet. En sådan hög halt av kiseldioxid skulle vålla
problem i en återvinningsprocess.
Figur 1 illustrerar schematiskt en process för att producera en massa i
enlighet med känd teknik. Lignocellulosamaterial kokas 1 till en kemisk massa
som tvättas i en första tvätt 2. Färskvatten eller kondensat matas till tvätten, vilket
illustreras med pilen 3. Filtratet överförs till en återvinningsprocess, vilket
illustreras med pilen 4. Den tvättade massan underkastas därefter ett
syredelignifieringssteg 5 i vilket natriumhydroxid (NaOH) används såsom alkali,
vilket i typiska fall resulterar i ett slutligt pH-värde av cirka 10,5-11. Den
syredelignifierade massan tvättas i en andra tvätt 6 och underkastas därefter en
blekningsprocess utgående från till exempel ett Do-steg 9. Naturligtvis kan
slutblekningsprocessen även börja med ett annat slags blekningssteg. Färskvatten
matas till den andra tvätten, vilket illustreras med pilen 7, och filtratet från tvätten
överförs till en avloppsledning, vilket illustreras med pilen 8. De återstående
blekningsstegen av den slutliga blekningssekvensen visas inte ifiguren.
Såsom framgår av figuren kräver processen färskvatten och filtratet från
tvättarna efter syredelignifiering återanvänds inte. Detta är en konsekvens av den
höga kiseldioxidhalten i filtratet.
För att industrin för kokning av icke-vedmassa ska kunna uppnå sin fulla
potential måste sålunda de problem som är förknippade med kiseldioxid
övervinnas.
SAMMANFATTNING
Det primära syftet med föreliggande uppfinning är att utveckla en process
för att producera en pappersmassa, lämplig för slutblekning, vilken process
åtminstone reducerar de problem som är förknippade med kiseldioxid då det gäller
en råvara som uppvisar en hög halt av kiseldioxid, så som en icke-vedråvara. Ett
syfte med föreliggande uppfinning är även att reducera miljöpåverkan av en sådan
process.
Dessa syften uppnås med hjälp av processen för att producera en
pappersmassa från lignocellulosamaterial som innehåller åtminstone 0,5 % SiOg i
enlighet med det självständiga kravet 1. Utföringsformer av processen definieras
av de osjälvständiga kraven.
20
25
30
4
Processen för att producera en pappersmassa från Iignocellulosamaterial
som innehåller åtminstone 0,5 % SiOz innefattar kokning av
lignocellulosamaterialet för att bilda en kemisk massa, tvätta den kemiska massan
och därefter underkasta massan ett första syredelignifieringssteg i vilket en
alkalitillsättning görs så att massan har ett slutligt pH-värde som är lika med eller
mindre än 10,0 efter nämnda steg.
Föreliggande uppfinning är baserad på principen att hålla pH-värdet hos
massan så låg som möjligt under syredelignifieringen av massan och därmed
minimera den utlösta mängden kiseldioxid. Detta åstadkoms genom att genomföra
det första syredelignifieringssteget under sådana betingelser att den resulterande
massan har ett pH-värde som är lika med eller mindre än 10,0. pH-värdet regleras
genom tillsättning av ett lämpligt alkali. Det första syredelignifieringssteget utförs
lämpligen så att en delignifiering av åtminstone 35 %, företrädesvis åtminstone
40 %, uppnås i detta steg.
Det alkali som används under det första syredelignifieringssteget är
företrädesvis karbonat. Karbonatet kan vara godtyckligt lämpligt alkaliskt karbonat,
men är företrädesvis valt bland Li-, Na- och K-karbonater eller blandningar därav.
Hellre är karbonatet natriumkarbonat. Karbonat är ett relativt svagt alkali och det
är sålunda möjligt att uppnå det önskade låga pH-värdet. Dessutom kan det första
syredelignifieringssteget företrädesvis genomföras vid ett tryck av 0,6-1,2 MPa,
hellre 0,8-1,1 MPa. Ett högt tryck ökar den grad av delignifiering som kan erhållas
i nämnda steg.
När en relativt låg produktionsvolym av massa frambringas, så som upp till
cirka 300 t/d, kan ett enda syredelignifieringssteg vara tillräcklig för att erhålla den
önskade graden av delignifiering. Vid hög produktionsvolym av massa föredras det
dock att två syredelignifieringssteg utförs. Enligt en utföringsform av uppfinningen
underkastas därför massan efter det första syredelignifieringssteget ett andra
syredelignifieringssteg.
Massan kan valfritt tvättas mellan de första och andra
syredelignífieringsstegen. Filtratet som erhålls i ett sådant tvättsteg kan återvinnas,
och sålunda kan miljöpåverkan av processen reduceras ytterligare. lnkludering av
ett tvättsteg ökar dock investeringskostnaden för anläggningen och tvättsteget kan
därför utelämnas om så önskas. Det anses dock att graden av delignifiering
20
25
30
5
förbättras i det fall ett tvättsteg inkluderas mellan de första och andra
syredelignifieringsstegen.
Dessutom kan den grad av delignifiering som kan erhållas under det första
syredelignifieringssteget i vissa fall vara otillräcklig för att massan ska vara lämplig
för kostnadseffektiva slutblekningssekvenser, till exempel om det första
syredelignifieringssteget genomförs vid normala tryck, så som cirka 0,5 MPa,
och/eller konventionella tidsperioder, så som cirka 80-100 min. Därför kan även
ett andra syredelignifieringssteg inkluderas i sådana fall. Då processen innefattar
två syredelignifieringssteg är det andra syredelignifieringssteget anpassat för att
uppnå den önskade graden av delignifiering för att göra massan lämplig för
slutblekning genom konventionella förfaranden. Till exempel kan det andra
syredelignifieringssteget företrädesvis utföras så att kappatalet för massan
kommer att vara i intervallet av cirka 8-14.
I enlighet med en utföringsform av uppfinningen kan det andra
syredelignifieringssteget utföras så att den resulterande massan har ett pH-värde
som är lika med eller mindre än 10,0 efter nämnda steg. Alternativt kan det andra
syredelignifieringssteget utföras så att den resulterande massan har ett slutligt pH-
värde över 10,0. pH-värdet regleras genom det alkali som används i steget.
Företrädesvis görs en ny alkalitillsättning till det andra syredelignifieringssteget.
Det är dock även möjligt att göra hela alkalitillsättningen till det första
syredelignifieringssteget och att utföra det andra syredelignifieringssteget i närvaro
av det alkali som satts till det första syredelignifieringssteget. I detta fall
förekommer inget tvättsteg mellan delignifieringsstegen. Karbonat, hydroxid eller
både karbonat och hydroxid kan användas i det andra syredelignifieringssteget
beroende på det önskade pH-värdet i den resulterande massan.
Det faktum att processen enligt en utföringsform av föreliggande
uppfinning innefattar två separata syredelignifieringssteg underlättar
användningen av ett lågt pH-värde i det första syredelignifieringssteget. Det relativt
låga pH-värdet minimerar upplösningen av kiseldioxid under det första steget som
i sin tur möjliggör återvinning av filtratet såsom nämnts ovan. Filtratet kan till
exempel användas såsom tvättvätska i ett föregående tvättsteg.
Dessutom kan det totala utsläppet av COD till en extern recipient
reduceras, jämfört med en konventionell process som enbart utnyttjar ett
10
20
25
30
6
syredelignifieringssteg i vilken natriumhydroxid används såsom alkalitillsättning,
beroende på möjligheten att återvinna filtrat.
Användningen av ett lågt pH-värde under syredelignifiering av massan kan
kräva en längre tidsperiod för syredelignifieringen än konventionella processer för
att erhålla den önskade graden av delignifiering. l enlighet med en föredragen
utföringsform av processen enligt uppfinningen utförs sålunda det första
syredelignifieringssteget under åtminstone 150 min då processen innefattar endast
ett enda syredelignifieringssteg. Då processen innefattar två
syredelignifieringssteg bör den totala tiden för de första och andra
syredelignifieringsstegen företrädesvis vara åtminstone 150 min.
Enligt en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning utförs
kokningen så att kokluten har ett pH-värde som är lika med eller mindre än 11
efter kokningen. Den lösta mängden kiseldioxid under denna del av processen är
därmed minimerad.
Enligt ännu en annan föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning
utförs kokning genom att impregnera finfördelat lignocellulosamaterial med
reaktantkemikalier och värma det impregnerade lignocellulosamaterialet till en
temperatur som är tillräcklig för delignifieringsreaktion med användning av värme
som avges från kondensation av ett gasformigt organiskt ämne.
Massan som erhålls genom processen enligt föreliggande uppfinning kan
enkelt blekas i enlighet med tidigare kända blekningsförfaranden för att erhålla en
slutlig önskad ljushet. Till exempel kan massan underkastas blekningssekvenser
innefattande klordioxidsteg, ozonesteg, extraktionssteg, och/eller peroxidsteg etc.
Även om föreliggande process huvudsakligen har utvecklats för
behandling av icke-vedmaterial som ofta har höga kiseldioxidhalter, så som de
ettåriga växterna halm , bagass och bambu, kan den även användas för andra
typer av lignocellulosamaterial som innehåller stora mängder kiseldioxid, dvs över
0,5 % SiOg.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA
Figur 1 illustrerar schematiskt en process för att producera en massa i
enlighet med känd teknik.
Figur 2 illustrerar schematiskt en process för att producera en massa i
enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning.
10
20
25
30
7
Figur 3 visar lösligheten av kiseldioxid vid olika pH-värden och olika
temperaturer.
Figur 4 visar kappatalet, som en funktion av den totala tillsatta mängden
natriumkarbonat, erhållet efter syredelignifiering i en
laboratorieprovning på en halmbaserad massa enligt tre olika
utföringsformer av uppfinningen.
DETALJERAD BESKRIVNING
Processen kommer att beskrivas ytterligare med hänvisning till de
tillhörande ritningarna. Det bör dock påpekas att uppfinningen inte är begränsad till
de utföringsformer som beskrivs nedan och framgår av ritningarna, utan kan
modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.
Processen för att producera en pappersmassa i enlighet med föreliggande
uppfinning innefattar stegen att koka ett lignocellulosamaterial som innehåller
åtminstone 0,5 % SiO-g till en kemisk massa följt av tvättning, och underkasta den
kokta massan ett första syredelignifieringssteg i vilken alkali tillsätts så att massan
har ett pH-värde som är 10,0 eller lägre efter nämnda steg, företrädesvis har
massan ett pH-värde som är lägre än 10,0 efter nämnda steg. Det relativt låga pH-
värde som används under delignifieringssteget minimerar den lösta mängden
kiseldioxid under syredelignifieringen.
I enlighet med en föredragen utföringsform används karbonat såsom alkali
i det första syredelignifieringssteget. Karbonatet kan vara godtyckligt lämpligt
alkaliskt karbonat, men är företrädesvis valt bland Li-, Na- och K-karbonater eller
blandningar därav. Hellre är karbonatet natriumkarbonat. Alternativt kan hydroxid,
eller en blandning av karbonat och hydroxid, användas såsom alkali i nämnda
första syredelignifieringssteg om det används i en sådan liten mängd att pH-värdet
hos massan efter nämnda steg är lika med eller mindre än 10,0.
Att utföra syredelignifiering vid ett lågt pH-värde såsom i enlighet med
föreliggande uppfinning reducerar den grad av delignifiering som kan erhållas i ett
sådant steg jämfört med konventionella processer om processerna utförs under
samma betingelser, så som tid, temperatur och tryck. Om tiden och/eller trycket
ökas är det dock möjligt att uppnå ett tillräckligt lågt kappatal hos massan så att
den är lämplig för slutblekningsprocesser, dvs ett kappatal av cirka 8-14. Till
exempel i en konventionell process utförs delignifieringssteget i typiska fall under
10
20
25
30
8
cirka 80-100 min och så att massan har ett pH-värde av cirka 10,5-11. Då
syredelignifieringen utförs i enlighet med föreliggande uppfinning, dvs så att
massan har ett slutligt pH-värde av 10,0 eller lägre efter det första
syredelignifieringssteget, bör dock syredelignifiering företrädesvis utföras under
åtminstone 150 min, lämpligen 150-200 min, för att uppnå tillräcklig delignifiering
av massan.
Enligt en utföringsform av processen enligt uppfinningen underkastas
massan ett andra syredelignifieringssteg efter det första syredelignifieringssteget.
Massan kan valfritt tvättas mellan det första och det andra
syredelignifieringssteget. Filtratet som erhålls i ett sådan tvättsteg kan återvinnas,
och sålunda kan miljöpåverkan av processen reduceras ytterligare. Det antas att
graden av delignifiering skulle kunna förbättras om ett tvättsteg inkluderas mellan
det första och andra syredelignifieringsstegen. Inkludering av ett tvättsteg ökar
dock investeringskostnaden för anläggningen och tvättsteget kan därför utelämnas
om så önskas.
När processen används för relativt låga produktionsvolymer av en massa,
så som upp till cirka 300 t/d, kan det vara tillräcklig med endast ett enda
syredelignifieringssteg. Användning av ett enda syredelignifieringssteg håller
investeringskostnaden för anläggningen låg eftersom bara ett torn behövs. Vid
relativt höga produktionsvolymer av massa skulle dock det torn i vilket
syredelignifieringen ska genomföras behöva vara mycket högt och sålunda skulle
en process som innefattar två syredelignifieringssteg vara att föredra. Skillnaden
mellan en process som endast utnyttjar ett syredelignifieringssteg och en process
som utnyttjar två syredelignifieringssteg, förutom antalet torn, är att en ny
alkalitillsättning kan göras i det andra syredelignifieringssteget. En process som
innefattar två syredelignifieringssteg skulle ha väsentligen samma
kemikaliekostnad, om inget tvättsteg genomförs mellan de båda
syredelignifieringsstegen, som en process som endast har ett enda
syredelignifieringssteg. När ett tvättsteg är inkluderat mellan de båda
syredelignifieringsstegen skulle kemikaliekostnaden för alkali vara väsentligen
densamma, men kemikaliekostnaden för syre skulle vara högre jämfört med
processen med endast ett enda syredelignifieringssteg.
Dessutom kan graden av delignifiering under vissa betingelser vara
otillräcklig för att underkasta massan kostnadseffektiva slutblekningsprocesser om
20
25
30
9
endast ett enda syredelignifieringssteg genomförs. Detta kan till exempel vara
fallet om det första syredelignifieringssteget utförs vid normala tryck, så som cirka
0,5 MPa, eller under konventionella tidsperioder, så som 80-100 min.
lnkorporeringen av ett andra syredelignifieringssteg är fördelaktigt även i sådana
fall. Det andra syredelignifieringssteget är då anpassat för att uppnå det önskade
kappatalet för massan för att göra massan lämplig för slutblekningsprocesser, dvs
ett kappatal av 8-14.
Når processen enligt föreliggande uppfinning innefattar två
syredelignifieringssteg, behöver inte hela mängden alkali nödvändigtvis sättas till
det första syredelignifieringssteget. Istället kan en andra alkalitillsättning göras till
det andra syredelignifieringssteget. Då processen enligt föreliggande uppfinning
innefattar två syredelignifieringsetapper utan något mellanliggande tvättsteg och
syredelignifieringsstegen utförs under ett högt tryck kan det dock i vissa fall vara
svårt att göra en tillsättning av alkali till det andra syredelignifieringssteget. I ett
sådant fall kan naturligtvis hela mängden alkali som krävs för processen sättas till
det första syredelignifieringssteget.
Då processen innefattar två syredelignifieringssteg bör stegen
företrädesvis genomföras under en total tidsperiod av åtminstone 150 min,
lämpligen 150-200 min, eftersom det relativt låga pH-värde som används
åtminstone i det första syredelignifieringssteget kan kräva en längre tidsperiod för
att erhålla den önskade graden av delignifiering.
Figur 2 illustrerar en utföringsform av processen för att producera en
pappersmassa enligt uppfinningen. Lignocellulosamaterial kokas 10 för att bilda en
massa som tvättas i en första tvätt 11. Filtratet från den första tvätten 11 överförs
till en återvinningsprocess, vilket illustreras med pilen 17.
Efter att massan har tvättats underkastas den ett första
syredelignifieringssteg 12 i vilket alkalitillsättning görs så att pH-värdet är lika med
eller mindre än 10,0. Massan tvättas därefter i en andra tvätt 13. Filtratet från den
andra tvätten 13 återanvänds i processen såsom tvättvätska i den första tvätten
och överförs sålunda från den andra tvätten 13 till den första tvätten 11, såsom
illustreras med pilen 18.
Massan underkastas därefter ett andra syredelignifieringssteg 14 och
tvättas i en tredje tvätt 15. Färskvatten används i den tredje tvätten 15 och matas
därför till nämnda tvätt såsom illustreras med pilen 19.
10
20
25
30
10
Ifall natriumhydroxid har använts såsom alkali i det andra
syredelignifieringssteget 14 kommer pH-värdet hos massan att vara så högt att en
påtaglig mängd kiseldioxid kan ha lösts upp. l sådant fall överförs lämpligen det
alkaliska filtratet från den tredje tvätten till en avloppsledning, såsom illustreras
med pilen 20. Ifall en svagare alkalitillsåttning har gjorts är dock upplösningen av
kiseldioxid minimerad och filtratet kan därför lämpligen överföras till den andra
tvätten 13, såsom illustreras med pilen 21, för att återanvändas såsom tvättvätska
i nämnda tvätt 13. Om filtratet från den tredje tvätten 15 inte kan återanvändas i
den andra tvätten 13 förses den andra tvätten med färskvatten eller ett kondensat
från slutblekningsprocessen, såsom illustreras med pilen 22.
När massan har tvättats i den tredje tvätten 15 kan massan underkastas
slutblekning i enlighet med tidigare kända förfaranden för att uppnå den slutliga
önskade ljusheten. Enbart det första steget av en sådan slutblekningsprocess
illustreras i Figur 2, i vilken slutblekningssekvensen till exempel börjar med ett D0-
steg 16. Do-steget är enbart ett exempel på ett initialt steg av en
slutblekningssekvens och det kommer enkelt att framgå för fackmannen att
slutblekningssekvensen istället kan börja med ett annat slags blekningssteg.
Kokning av Iignocellulosamaterialet kan till exempel göras med ett
konventionellt sodakokningsförfarande, företrädesvis följt av ett processsteg för
avskiljning av kiseldioxid från avluten. Dock kan kokning även med fördel utföras
med hjälp av vilket som helst tidigare känt alkaliskt kokningsförfarande som
resulterar i en koklut som har ett pH-värde som är lika med eller mindre än 11.
Enligt en föredragen utföringsform av processen enligt föreliggande
uppfinning kokas råvaran med användning av ett kokningsförfarande i vilket
finfördelat lignocellulosamaterial impregneras med reaktantkemikalier och hettas
därefter upptill en lämplig reaktionstemperatur med användning av värme som
avges genom kondensation av ett gasformigt ämne.
lmpregneringen kan till exempel utföras genom att sänka ned materialet i
en lösning som innehåller kemikalierna, följt av avskiljning av överskottsvätska.
Exempel på lösningar för impregnering av lignocellulosamaterialet är
vattenlösningar av hydroxid, sulfid, sulfit, bisulfit, karbonat, svaveldioxid,
antrakinon, aminer eller syror. Företrädesvis är lösningen en vattenlösning som
innehåller karbonat, så som natriumkarbonat. lmpregneringen kan även utföras
10
20
25
30
11
genom att bringa materialet i kontakt med gasformiga delignifierande ämnen, till
exempel svaveldioxidgas.
Den värme som krävs för delignifieringsreaktionerna tillhandahålls genom
uppvärmning med ett gasformigt organiskt ämne, kondensering och avgivning av
energi till det impregnerade lignocellulosamaterialet. Det gasformiga ämnet är inte
nödvändigtvis i ett fullständigt gasformigt tillstånd utan kan innehålla varierande
mängder ånga eller droppar. Exempel på lämpliga gasformiga ämnen är låg-
alkylalkoholer, ketoner och aldehyder eller blandningar därav. Det gasformiga
ämnet kan även innehålla vatten förutom det organiska ämnet. Enligt en
föredragen utföringsform är det gasformiga organiska ämnet valt ur den grupp
som består av metanol, etanol, propanol, butanol, aceton och godtycklig blandning
därav, och eventuellt innehållande vatten. Innehållet av det organiska ämnet i
kokvätskan bidrar ytterligare till den reducerade upplösningen av kiseldioxid.
Enligt en utföringsform värms det impregnerade lignocellulosamaterialet
upp till maximalt 200 °C. Företrådesvis värms lignocellulosamaterialet upp till 120-
200 °C.
Kokningsförfarandet som beskrivits ovan är som sådant tidigare känt och
beskrivet i detalj i WO 2006/103317, vilken härmed inkorporeras genom referens.
Det har konstaterats att genom att använda det kokningsförfarande som
beskrivits ovan på icke-vedmaterial som innehåller höga halter av kiseldioxid är
mängden löst kiseldioxid väsentligt lägre jämfört med om ett konventionellt
sodakokningsförfarande utnyttjas. Denna effekt är särskilt tydlig där
natriumkarbonat används såsom en reaktantkemikalie vid impregnering av
råvaran. För en icke-vedråvara, så som halm, kommer det kokningsförfarande
som beskrivits ovan i typiska fall att resultera i en massa som har ett kappatal i
storleksordningen cirka 25-30.
Efter att lignocellulosan har kokats, tvättas och syredelignifieras den
erhållna kemiska massan till ett kappatal som är lämpligt för efterföljande
slutblekning av massan till en slutlig önskad ljushet, dvs ett kappatal av cirka 8-14.
Såsom nämnts ovan är föreliggande uppfinning baserad på principen att
hålla pH-värdet hos massan så låg som möjligt under syredelignifieringen av
massan. Figur 3 (ller, R.K, The chemistry of silica, 1979, sid 48) visar det inbördes
förhållandet mellan lösligheten av amorf kiseldioxid och pH-värdet vid olika
temperaturer. Det framgår av figuren att lösligheten av kiseldioxid beror starkt på
10
20
25
30
12
pH-värdet, och ökar med ökande pH-värde. Såsom visas i figuren ökar Iösligheten
drastiskt vid ett pH-värde av cirka 10. Även om Figur 3 hänför sig till Iösligheten av
kiseldioxid generellt och inte specifikt till betingelserna i en massa gäller
förhållandet mellan Iösligheten av kiseldioxid och pH-värde också för
betingelserna för en massa. Sålunda är det av stor betydelse att kontrollera pH-
värdet hos massan för att kontrolla Iösligheten av kiseldioxid.
Det framgår tydligt av Figur 3 att Iösligheten av kiseldioxid även beror på
temperaturen. För att uppnå den nödvändiga delignifieringen av massan i ett
syredelignifieringssteg måste dock temperaturen hållas vid en erforderlig minsta
temperatur för att uppnå de önskade delignifieringsreaktionerna. Under en viss
temperatur är dessutom syredelignifiering inte kostnadseffektiv eftersom den tar
alltför lång tid. Därför bör temperaturen av delignifieringssteget/-stegen inte
sänkas under den temperatur som generellt anses nödvändig inom det tekniska
området för syredelignifiering av en massa.
För att minimera upplösningen av kiseldioxid under syredelignifieringen av
massan under det att en tillräcklig grad av delignifiering fortfarande åstadkoms
skulle syredelignifieringen lämpligen kunna utföras i två separata
syredelignifieringssteg, valfritt med ett mellanliggande tvättsteg, såsom diskuterats
ovan.
I det första syredelignifieringssteget görs en tillsättning av ett relativt svagt
alkali så att massan har ett pH-värde av 10,0 eller lägre efter nämnda första
syredelignifieringssteg för en delignifiering som typiskt är i storleksordningen cirka
40-50 %. Syredelignifieringen kan företrädesvis utföras vid ett högt tryck, så som
0,6-1,2 MPa, företrädesvis 0,8-1,1 MPa. Tack vare det höga trycket är det möjligt
att erhålla en önskad grad av delignifiering trots det svaga alkalit som används.
Karbonat används företrädesvis som alkalitillsättning under det första
syredelignifieringssteget. Karbonatet kan vara godtyckligt lämpligt alkaliskt
karbonat, men är företrädesvis valt bland Li-, Na-, och K-karbonater eller
blandningar därav. Helst används natriumkarbonat (Na2CO3). Karbonat är en
svagare bas än natriumhydroxid och massan kommer därför att ha ett lägre pH-
värde jämfört med om natriumhydroxid används. Därmed är utlösningen av
kiseldioxid i massan under detta steg minimerad och det filtrat som produceras
kan recirkuleras till ett föregående tvättsteg, t ex tvättsteget före det första
syredelignifieringssteget.
20
25
30
13
Användningen av karbonat i det första syredelignifieringssteget kan i
typiska fall möjliggöra en delignifiering till ett kappavärde av cirka 17-21 vid
genomförande under konventionella tidsperioder, så som 80-100 min. För att
uppnå ett kappavärde som är lämpligt för slutlig blekning av massan, så som ett
kappavärde av 8-14, kan ett andra syredeiignifieringssteg sålunda i vissa fall
genomföras, valfritt efter ett mellanliggande tvättsteg. Natriumhydroxid kan
användas som alkali under det andra syredelignifieringssteget för att uppnå en
tillräcklig delignifiering. Användning av natriumhydroxid kommer att ge ett slutligt
pH-värde på massan som är högre än om natriumkarbonat används, i typiska fall
ett pH-värde i intervallet 10,5-11.
Kiseldioxid kommer att lösas upp under det andra
syredelignifieringssteget, då natriumhydroxid används som alkali, till följd av det
höga pH-värdet hos massan. Det filtrat som produceras från detta steg är därför
olämpligt för återvinning och överförs följaktligen lämpligen till extern rening.
Det är även möjligt att utnyttja en blandning av natriumhydroxid och
karbonat, eller enbart karbonat, som alkali under den andra
syredelignifieringssteget. Karbonatet kan vara godtyckligt lämpligt alkaliskt
karbonat, men företrädesvis används natriumkarbonat. Användningen av en
blandning av natriumhydroxid och karbonat, eller enbart karbonat, kommer att
orsaka ett något lägre pH-värde hos filtratet, i typiska fall ett pH-värde som är lika
med eller mindre än 10,0, jämfört med om enbart natriumhydroxid används, och
sålunda en lägre utlösning av kiseldioxid. Dessutom kommer detta att i vissa fall
resultera i en grad av delignifiering som är lägre än om enbart natriumhydroxid
används om det andra syredelignifieringssteget utförs under konventionella
processparametrar, så som en tid av 80-100 min och ett tryck av cirka 0,5 MPa.
Om tiden och/eller trycket ökas kan dock ett kappatal lämpligt för slutblekning
enkelt åstadkommas. Dessutom kan filtratet återvinnas när ett lägre pH-värde
används.
Delignifieringssteget eller -stegen utförs vid en temperatur som är
tillräcklig för att delignifieringsreaktionerna ska ske vid en godtagbar hastighet.
Dock hålls temperaturen företrädesvis på en nivå som minimerar upplösningen av
kiseldioxid. Därför kan de första och/eller andra syredelignifieringsstegen
lämpligen utföras vid en temperatur av 80-130 °C, företrädesvis 90-105 °C.
20
25
30
14
Enligt en alternativ utföringsform utförs det första syredelignifieringssteget
vid en något lägre temperatur än den andra syredelignifieringen för att minimera
upplösningen av kiseldioxid i den första syredelignifieringssteget. Detta är speciellt
lämpligt ifall natriumhydroxid används som alkali i det andra
syredelignifieringssteget eftersom kiseldioxid kommer att lösas upp under det
andra steget och temperaturen därför kan vara högre för att reducera den tid som
krävs för nämnda steg. Till exempel kan det första syredelignifieringssteget utföras
vid en temperatur av cirka 85-100 °C och det andra syredelignifieringssteget kan
utföras vid en temperatur av cirka 100-115 °C.
Efter syredelignifiering kan massan underkastas slutblekningsprocesser i
enlighet med konventionella tekniker, såsom blekningssekvenser innefattande
etapper med användning av klordioxid, ozon, peroxid eller liknande, för att uppnå
en slutlig önskad ljushet.
Processen enligt föreliggande uppfinning övervinner de hinder som finns
genom närvaron av kiseldioxid eftersom den säkerställer att det mesta av
kiseldioxiden som finns i råvaran löses ut, om alls, enbart vid ett sent steg av
processen. Då processen innefattar två syredelignifieringssteg möjliggör
processen recirkulation av filtratet från åtminstone tvättsteget efter det första
syredelignifieringssteget. Belastningen på återvinningsprocessen är dessutom
märkbart reducerad jämfört med tidigare kända processer för att producera en
massa från icke-vedråvara.
Till exempel har det observerats att användning av det kokningsförfarande
som innefattar impregnering av råvaran och uppvärmning med användning av ett
gasformigt ämne, följt av ett enda syredelignifieringssteg i vilken natriumhydroxid
används såsom alkali, resulterar i cirka 33 % löst kiseldioxid vid pH 10,9. En
sådan hög halt av kiseldioxid kommer att märkbart försämra
återvinningsprocessen. Genom att använda samma kokningsförfarande följt av två
separata syredelignifieringssteg i enlighet med en utföringsform av föreliggande
uppfinning kan dock filtratet från det första syredelignifieringssteget återanvändas i
det föregående tvättsteget. Dessutom reduceras alstringen av COD i filtratet från
det andra syredelignifieringssteget märkbart jämfört med den process som
innefattar enbart ett syredelignifieringssteg med användning av natriumhydroxid
som alkali.
10
20
25
30
15
Processen enligt föreliggande uppfinning är huvudsakligen utvecklad för
råvaror av iignocellulosamaterial som innehåller höga halter av kiseldioxid, så som
icke-vedråvaror (som också är kända såsom ettåriga växter). Exempel på sådana
råvaror är halm, bagass, vass och bambu. Dock kan processen även användas för
andra typer av råvara av iignocellulosamaterial som innehåller stora mängder
kiseldioxid.
Av den sålunda beskrivna uppfinningen kommer det att vara uppenbart att
uppfinningen kan varieras på många sätt. Sådana variationer ska inte betraktas
såsom avvikelser från andemeningen hos och omfattningen av uppfinningen, och
alla sådana modifieringar som skulle vara självklara för en fackman är avsedda för
inkludering inom ramen för de bifogade patentkraven.
EXPERIMENTELLA DATA 1
Laboratorieprovningar utfördes på en massa som hade kokats till ett
kappavärde av 32,6. Massan innehöll 16,4 g/kg kiseldioxid.
Massan underkastades fyra olika syredelignifieringssteg, Fall 1 till 4, med
olika tillsatser av alkali följt av efterföljande tvättning. I alla fallen utfördes
syredelignifiering under 90 min och vid ett tryck av 1,0 MPa. Det alkali som
användes och mängden därav liksom det erhållna slutliga pH-värdet hos massan
är specificerade i Tabell 2. Det genom de olika syredelignifieringsstegen uppnådda
kappatalet, dvs Fall 1 till 4, liksom mängden kiseldioxid i massan och i filtratet från
tvättningen, är också specificerade i Tabell 2.
Resultaten av Fall 1, vilket utgör en referensprocess, visade att massan
delignifierades till ett kappavärde av 12,5 med tillsatsen av 30 kg NaOH/odt, vilket
resulterade i ett pH-värde av 10,6. Detta orsakade 5,3 g/kg kiseldioxid i filtratet.
l Fall 2, där 30 kg Na2CO3 användes, var dock pH-värdet hos massan 8,8,
och kiseldioxiden i filtratet var väsentligt lägre. Kappavärdet reducerades till 17,9 i
detta fall.
Sålunda är det klart att en avsevärd delignifiering uppnås även i det fall då
natriumkarbonat såsom alkali används under syredelignifieringen. Dock är det
uppnådda kappatalet fortfarande för högt för att göra massan lämplig att
underkastas en kostnadseffektiv och miljövänlig slutblekningsprocess. Därför kan
massan lämpligen även underkastas ett andra syredelignifieringssteg eller så
skulle det första syredelignifieringssteget kunna utföras under en längre tidsperiod.
10
20
25
16
Fall 3 och 4, i vilka både natriumhydroxid och natriumkarbonat användes,
visade liknande resultat som när enbart natriumkarbonat används, dvs Fall 2.
Sålunda är det klart att det också är möjligt att utföra syredelignifieringen i närvaro
av både natriumhydroxid och natriumkarbonat under det att en märkbart lägre halt
av kiseldioxid i filtratet uppnås jämfört med om enbart natriumhydroxid används.
Sammanfattningsvis visar provningsresultaten att det är möjligt att mer än
halvera mängden kiseldioxid i filtratet genom att reducera pH-värdet hos massan
från 10,6 till 8,8.
Tabell 2
Fall NaOH Na2CO3 Slutligt Kappatal Kiseldioxid Kiseldioxid Kiseldioxid
kg/odt kg/odt pH- i massa i filtrat totalt
värde [si/kg] [sa/kg] l9/k9l
1 30 10,6 12,5 11,4 5,3 16,7
2 30 8,8 17,9 15 2,3 17,3
3 5 15 8,8 18,1 14,2 2,5 16,7
4 10 10 9,3 17,3 14,1 2,1 16,2
Dessutom undersöktes mängden COD ifiltratet. I det fall
syredelignifieringen genomfördes i enlighet med Fall 1 specificerat i Tabell 2
innefattade filtratet cirka 91 kg/odt COD för en reduktion av kappatalet av 20.
l det fall syredelignifieringen genomfördes i enlighet med Fall 2 innefattade
dock filtratet cirka 68 kg/odt COD för en reduktion av kappatalet av cirka 15. I
enlighet med föreliggande uppfinning kan nämnda filtrat lämpligen återvinnas och
sålunda kommer total COD till recipient hos processen enligt uppfinningen att vara
märkbart lägre än när det gäller känd teknik.
Baserat på resultaten ovan är det möjligt att uppskatta COD per
deltakappa till cirka 4,5. Såsom tidigare diskuterats kan processen enligt en
utföringsform innefatta ett andra syredelignifieringssteg efter det första
syredelignifieringssteget. Vid genomförandet av det andra syredelignifieringssteget
för att uppnå ett deltakappa av 6 kan COD i filtratet därför uppskattas till cirka 27
kg/odt med användning av det uppskattade COD/deltakappa av 4,5. Den önskade
10
20
25
30
17
reduktionen av kappatal i det andra syredelignifieringssteget kan enkelt regleras
genom tillsats av en lämplig mängd alkali under detta steg.
Ifall det andra syredelignifieringssteget utförs med användning av enbart
natriumhydroxid kommer sålunda pH-värdet hos massan efter nämnda steg att
vara över 10. I sådant fall kan COD i filtratet som överförs till recipient uppskattas
till cirka 27 kg/odt. Filtratet skulle inte vara lämpligt för återvinning eftersom det
högst troligt kommer att ha hög kiseldioxidhalt.
Om det andra syredelignifieringssteget utförs vid ett pH-värde av 10 eller
lägre kommer dock kiseldioxidhalten av filtratet att vara tillräckligt låg för att
möjliggöra återvinning av filtratet. Sålunda återvinns lämpligen filtratet som
innehåller det uppskattade 27 kg/odt COD och total COD hos processen
minimeras.
Enligt ovan är det uppenbart att det är möjligt att uppnå en effektiv och
miljövänlig process genom processen enligt föreliggande uppfinning.
EXPERIMENTELLA DATA 2
Laboratorieprovningar utfördes på en halmbaserad massa som hade
kokats till ett kappavärde av 32,2. Massan innehöll 36,5 g/kg kiseldioxid. Massan
syredelignifierades i enlighet med tre olika processer enligt uppfinningen, Fall 5-7.
Fall 5 innefattade syredelignifiering i ett enda steg under 180 min. Fall 6
innefattade två syredelignifieringssteg av 90 min var utan något mellanliggande
tvättsteg. Fall 7 innefattade två syredelignifieringssteg av 90 min var med ett
mellanliggande tvättsteg. I vart och ett av fallen utfördes syredelignifieringen vid ett
tryck av 1,0 MPa och vid en temperatur av 105 °C, och natriumkarbonat användes
såsom alkali.
Figur 4 visar resultatet av delignifieringen i form av kappatalet som
funktion av den totala mängden natriumkarbonat som används. I Fall 6 och 7, dvs
där två syredelignifieringssteg utfördes, var mängden natriumkarbonat som sattes
till det första syredelignifieringssteget 30 kg/odt och den tillsatta mängden
natriumkarbonat i den andra syredelignifieringssteget varierades.
Såsom visas i Figur 4 resulterade alla tre processerna Fall 5-7 i
väsentligen samma grad av delignifiering för en given total mängd
natriumkarbonat. Resultaten visar att ett kappatal av ungefär 13, vilket i detta fall
motsvarar en delignifiering av cirka 60 %, kan erhållas för en total satsning av
20
18
natriumkarbonat av cirka 60 kg/odt. Tidigare provning på samma massa hade
visat att en enda syredelignifiering under 90 min vid 1,0 MPa med användning av
natriumhydroxid i en mängd av 30 kg/odt resulterade i en delignifiering av cirka
62,5 %. Denna tidigare provning är här nedan betecknad Fall 8.
Fall 7, vilket innefattade ett mellanliggande tvättsteg, visade dock att den
inneboende viskositeten hos massan sänktes med ungefär 50 ml/g efter
syredelignifieringen jämfört med Fall 5 och 6. Den inneboende viskositeten hos
massan före syredelignifiering var 840 ml/g. Efter syredelignifiering var den
inneboende viskositeten för Fall 5 och 6 cirka 985 ml/g vid ett kappatal av cirka 13.
Fastän ingen påtaglig skillnad i delignifiering observerades i
laboratorieprovningen mellan de två processerna som innefattar två
syredelignifieringssteg, dvs Fall 6 och 7, anses det att ett tvättsteg mellan de båda
syredelignifieringsstegen skulle ge en högre grad av delignifiering när processen
utförs i en anläggning eftersom överbäring är märkbart högre i en anläggning än i
en laboratorleprovning.
Vidare jämfördes kiseldioxidhalten i syrefiltratet för Fall 5 med Fall 8.
Resultaten är summerade i Tabell 3. Det är uppenbart av resultaten att mängden
kiseldioxid är avsevärt lägre i Fall 5 jämfört med Fall 8.
Tabell 3
Fall 5 Fall 8
Alkall NagCOg NaOH
Tid, syredelignifiering [min] 180 90
Slutligt pH-värde 9,0 10,2
Torrhalt (DS) i syrefiltrat [ %]* 1,6 1,5
Kiseldioxid i syrefiltrat [kg/odt]* 4,7 8,8
Kiseldioxid hos DS [ %] 4,0 7,5
*i filtrat vid 12 % massakoncentration, före Iaboratorietvättning
Claims (15)
1. Process för att producera en för slutblekning lämplig pappersmassa från lignocellulosamaterial innehållande åtminstone 0,5 % SiOg, varvid processen innefattar följande steg: a) att koka Iignocellulosamaterialet för att bilda en kemisk massa, b) att tvätta massan, c) att underkasta massan ett första syredelignifieringssteg i vilken en alkalitillsättning görs så att massan har ett slutligt pH-värde som är lika med eller mindre än 10,0 efter nämnda steg.
2. Process enligt krav 1, i vilken karbonat, företrädesvis natriumkarbonat, används som alkali i nämnda första syredelignifieringssteg.
3. Process enligt krav 2, i vilken nämnda första syredelignifieringssteg utförs vid ett tryck av 0,6-1,2 MPa, företrädesvis 0,8-1,1 MPa.
4. Process enligt något av kraven 1 till 3, varvid processen innefattar ett enda syredelignifieringssteg och varvid nämnda syredelignifieringssteg genomförs under åtminstone 150 min.
5. Process enligt något av kraven 1 till 3, varvid processen vidare innefattar följande steg: d) att valfritt tvätta massan efter nämnda första syredelignifieringssteg; och e) att underkasta massan ett andra syredelignifieringssteg i närvaro av alkali.
6. Process enligt krav 5, i vilken en andra alkalitillsättning görs till det andra syredelignifieringssteget.
7. Process enligt krav 6, i vilken ett alkali som är valt ur den grupp som består av karbonat, företrädesvis natriumkarbonat, hydroxid, företrädesvis 20 25 30 20 natriumhydroxid, eller en blandning därav används i det andra syredelignifieringssteget.
8. Process enligt krav 7, i vilken karbonat, företrädesvis natriumkarbonat, eller både hydroxid och karbonat, används som alkali under det andra syredelignifieringssteget så att det slutliga pH-värdet hos massan efter det andra syredelignifieringssteget är lika med eller mindre än 10,0.
9. Process enligt något av kraven 5 till 8, i vilken nämnda andra syredelignifieringssteg utförs vid ett tryck av 0,6-1,2 MPa, företrädesvis 0,8- 1,1 MPa.
10. Process enligt något av kraven 5 till 9, i vilken den totala tiden för syredelignifiering i nämnda första syredelignifieringssteg och nämnda andra syredelignifieringssteg är åtminstone 150 min.
11. Process enligt något av föregående krav, i vilken kokningssteget utförs så att kokluten har ett pH-värde som är lika med eller mindre än 11.
12. Process enligt något av föregående krav, i vilken kokningssteget innefattar stegen att: a1) impregnera ett finfördelat lignocellulosamaterial med reaktantkemikalier; och a2) värma det impregnerade lignocellulosamaterialet till en temperatur som är tillräcklig för delignifieringsreaktion med användning av värme som avges från kondensation av ett gasformigt organiskt ämne.
13. Process enligt krav 12, i vilken det organiska ämnet är valt ur den grupp som består av alifatiska alkoholer, ketoner och aldehyder.
14. Process enligt något av kraven 5 till 13, i vilken ett filtrat som erhålls under tvättsteget d recirkuleras och används såsom tvättvätska i tvättsteget b. 21
15. Process enligt krav 8, i vilken massan underkastas ett tvättsteg efter nämnda andra syredelignifieringssteg och ett filtrat som erhålls under nämnda tvättsteg återvinns.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0901436A SE534885C2 (sv) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | Förfarande för att producera en pappersmassa från lignocellulosamaterial innehållande minst 0,5% SiO2 |
BR112012010746A BR112012010746A2 (pt) | 2009-11-11 | 2010-10-26 | método de produção de uma polpa de material lignocelulósico |
CN201080050938.4A CN102597366B (zh) | 2009-11-11 | 2010-10-26 | 由含二氧化硅的木质纤维素材料生产纸浆的方法 |
PCT/SE2010/051157 WO2011059376A1 (en) | 2009-11-11 | 2010-10-26 | Method of producing pulp from lignocellulosic material containing silica |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0901436A SE534885C2 (sv) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | Förfarande för att producera en pappersmassa från lignocellulosamaterial innehållande minst 0,5% SiO2 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0901436A1 true SE0901436A1 (sv) | 2011-05-12 |
SE534885C2 SE534885C2 (sv) | 2012-01-31 |
Family
ID=43991838
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0901436A SE534885C2 (sv) | 2009-11-11 | 2009-11-11 | Förfarande för att producera en pappersmassa från lignocellulosamaterial innehållande minst 0,5% SiO2 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102597366B (sv) |
BR (1) | BR112012010746A2 (sv) |
SE (1) | SE534885C2 (sv) |
WO (1) | WO2011059376A1 (sv) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230145233A1 (en) * | 2021-10-29 | 2023-05-11 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Pretreatment of lignocellulose using two stage alkali and mechanical refining processes |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4087318A (en) * | 1974-03-14 | 1978-05-02 | Mo Och Domsjo Aktiebolag | Oxygen-alkali delignification of lignocellulosic material in the presence of a manganese compound |
FI115469B (sv) * | 1996-02-19 | 2005-05-13 | Kemira Oyj | Förfarande för behandling av kemiskt cellulosamaterial |
AU6604100A (en) * | 2000-02-14 | 2001-08-20 | Kiram Ab | Process for oxygen pulping of lignocellulosic material and recovery of pulping chemicals |
FI122838B (sv) * | 2005-03-31 | 2012-07-31 | Metso Paper Inc | Förfarande för framställning av massa ur lignocellulosamaterial |
US8262856B2 (en) * | 2007-06-18 | 2012-09-11 | Andritz Inc. | Processes and systems for the bleaching of lignocellulosic pulps following cooking with soda and anthraquinone |
-
2009
- 2009-11-11 SE SE0901436A patent/SE534885C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2010
- 2010-10-26 BR BR112012010746A patent/BR112012010746A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2010-10-26 WO PCT/SE2010/051157 patent/WO2011059376A1/en active Application Filing
- 2010-10-26 CN CN201080050938.4A patent/CN102597366B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR112012010746A2 (pt) | 2016-11-29 |
CN102597366A (zh) | 2012-07-18 |
CN102597366B (zh) | 2015-11-25 |
SE534885C2 (sv) | 2012-01-31 |
WO2011059376A1 (en) | 2011-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2710837C (en) | Pre-extraction and solvent pulping of lignocellulosic material | |
US5595628A (en) | Production of pulp by the soda-anthraquinone process (SAP) with recovery of the cooking chemicals | |
CN115151692B (zh) | 改性烷基磺酸及其用途 | |
EA023028B1 (ru) | Способ извлечения лигнина | |
US2926114A (en) | Manufacture of cellulosic products | |
CN109706769A (zh) | 一种小分子醛类有机物共混有机酸分离木质纤维素的方法 | |
EA005240B1 (ru) | Способ отбеливания целлюлозы для производства бумаги | |
CN103924470A (zh) | 一种提高纸浆白度的本色纸浆生产方法 | |
CN102016162A (zh) | 预水解硫酸盐蒸煮方法 | |
NO140535B (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av cellulosemasse ved oppslutning med oksygen | |
SE0901436A1 (sv) | Föfarande för att producera en pappersmassa från lignocellulosamaterial | |
US9200406B2 (en) | Production of pulp using a gaseous organic agent as heating and reaction-accelerating media | |
EP1528149A1 (en) | Low consistency oxygen delignification process | |
CN105256629B (zh) | 一种制备浆粕的方法 | |
RU2674198C1 (ru) | Способ получения целлюлозы для нитрования | |
RU2135665C1 (ru) | Способ получения целлюлозной массы | |
US20160002858A1 (en) | Methods for the oxygen-based delignification of pulp | |
SE518993C2 (sv) | Framställning av cellulosamassa genom kokning med en kokvätska innehållande förindunstad svartlut | |
US1719129A (en) | Process of fiber liberation and recovery of valuable constituents of the waste liquor | |
CN109930415A (zh) | 一种提高氧漂浆料强度的方法 | |
FI108945B (sv) | Förfarande för framställning av massa | |
Bajpai | Environmentally Benign Pulping Processes | |
CN104695257A (zh) | 一种无废液排放的制纸浆方法及纸浆 | |
Jahan et al. | Formic acid/acetic acid pulping of kash (Saccharum spontaneum), jute (Chorcorus capsularies) and dhaincha (Sesbania aculeata) | |
JP2024523297A (ja) | バイオマスの温度制御された脱リグニン |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |