SE418628B - Forfarande for hartshaltsminskning vid framstellning av cellulosamassor ur lignocellulosamaterial - Google Patents

Description

f 7907557-8 10 15 20 25 30 35 vatten (flottning och bogsering), varpå stockarna i form av buntar lagras på land i en vedgârd. Efter en lagrings- tid av uppemot ett år intages stockarna i massafabriken för upphuggning till flis och vidare behandling till massa. Ett annat sätt är att hugga upp stockarna till flis redan när dessa anländer till massafabriken och sedan lagra flisen i en stack.- Genom en sådan hantering av veden kan man minska lagringstiden till ca. 3 månader.

Oberoende av lagringssätt innebär hanteringen alltid en kostnad och till detta kommer, att en viss vedförlust upp- står samtidigt som man låser avsevärda penningsummor.

Trots lagringen innehåller veden betydande mängder harts om än i något förändrad form jämfört med hartset i den färska veden. Större delen av den kvarvarande hartsmängd- en avlägsnas i olika steg under massaframställníngspro- cessen. Att avlägsna allt harts ur massan är svårt och framförallt dyrbart, varför färdígbehandlad massa nästan undantagslöst innehåller en viss mängd harts. Under själva uppslutningen av veden utlöses en del av hartset och avlägsnas från massan vid tvättning och silning av densamma. I blekeriet sker den slutliga justeringen av massans hartshalt. Det är i första hand i bleksekvensens alkalisteg som harts avlägsnas. Dock är det möjligt och icke ovanligt, att den slutliga justeringen sker i ett klordioxidsteg. I sulfitfabriker är det vanligt, att man använder sig av bleksekvensen, klor (C), alkali (E), hypoklorit (H) och klordioxid (D), dvs. C~E-H-D. Genom att variera mängden alkali, vanligen natriumhydroxid, i E-steget kan man lösa ut större eller mindre mängder harts.

Tillsammans med natríumhydroxid tillsättes i E-steget ofta dispergeringsmedel för att hartset skall bibehållas i dispergerad form (och icke klumpa ihop sig) så, att det i möjligaste mån låter sig tvättas ur massan i det efter E-steget följande tvättsteget. Den slutliga justeringen av hartshalten sker vanligen i D-steget, dvs. genom att 10 15 20 25 30 35 7907557-8 mängden satsad klordíoxid varieras. Hartset frånskiljes massan i det efter D-steget följande tvättsteget. När hartsproblem uppstår i fabriken (t.ex. skumning och igensättning) kan det vara nödvändigt att minska satsen av klor i C~steget och i motsvarande grad öka satsen av klordioxid. Som bekant innebär klorering av hartset, att det blir svårare att hantera. Den stora nackdelen med att använda betydande mängder klordioxid för att hantera hartsproblem är det höga priset på denna kemikalie.

Vid framställning av massa enligt sulfatmetoden lagras icke veden i någon nämnvärd utsträckning. För att bemästra hartsproblemen vid framställning av exempel- vis björksulfatmassa är det viktigt, att stockarna barkas noggrant, eftersom barken och framförallt kambiumskiktet mellan barken och veden innehåller stora mängder harts.

Liksom under sulfitkoket sker i sulfatkoket en utlösning av harts. För att hartset skall vara dispergerat under koket (och ej klumpa ihop sig) sättes tallolja till kokaren. Det under koket utlösta hartset avlägsnas från massan i den därpå följande tvättningen och går således tillsammans med svartluten till indunstning och därpå följande förbränning i sodapannan.

Vid sulfatmassaframställning är det icke möjligt att justera hartshalten genom tillsats av varierande mängder alkali í ett alkalisteg i bleksekvensen, utan man är helt hänvisad till den dyrbara blekkemikalien klordioxid för den slutliga justeringen av hartshalten.

Vid framställning av björksulfatmassa är man för att klara hartsproblemen således hänvisad till att göra kostsamma investeringar i högkvalitativ barknings- apparatur och/eller satsa stora mängder av den dyrbara kemikalien klordioxíd i blekeriet. Även om man använder sig av dessa kostsamma åtgärder är det svårt att uppnå de låga hartshalter hos den färdiga cellulosamassan, som man strävar efter. Massa med låg hartshalt är som bekant I 10 15 20 25 30 SS 7907557-8 mycket eftertraktad på marknaden.

Förutom det som angivits ovan är det möjligt, att till en del minska cellulosamassans hartshalt genom tillsats av diverse ytaktiva medel, s.k. vätmedel, vid olika tillfällen under framställningsprocessen.

De ovan angivna sätten är de som i praktiken ,.är vanligast förekommande för att bemästra hartsproblemen vid framställning av cellulosamassa.

Genom litteraturen är andra metoder kända. I den svenska patentskríften l50 651 angives exempelvis, att vid vissa massatyper, som är särskilt svåra att av- hartsa, kan det vara lämpligt, att i samband med den al- kaliska behandlingen på i och för sig känt sätt mekaniskt bearbeta massan. Dock framgår det icke klart vad som avses med mekanisk bearbetning och ej heller finns någon detaljerad beskrivning av hur man bör förfara. I stället föreslås, att den alkaliska behandlingen företagas i närvaro av ett nonjonaktivt vätmedel i avsikt att minska massans hartshalt. I I den finska patentskriften 28 621 finns en metod angiven för utnyttjande av obarkat lövträ och såg- avfall vid framställning av cellulosamassa. Metoden ut- göres av ett kombinerat mekaniskt-kemiskt förfarande för behandling av cellulosamassan efter uppslutning, tvätt- ning och silning. Förfarandet kännetecknas av, att den oblekta massan vid temperaturer mellan 10 och 60°C i alkalisk suspension mekaniskt bearbetas i kända malnings- apparater, varefter massan vid temperaturer mellan 10 och so°c behandlas med alkaliska och Oxiaeranae kemikalier samt slutligen åter mekaniskt bearbetas på tidigare angivet sätt.

Enligt utföringsexemplet i den finska patent- skriften utsättes massan vid ett pH-värde av ca. 8 för en 7 malning i en hvdrafiner eller liknande malapparat. Det betyder, att malningen äger rum vid en låg massakoncentra- tion (icke överstigande 6%), eftersom hydrafiner och lik- 10 15 20 25 30 7907557-8 nande malapparater endast kan arbeta vid låga massakon- centrationer.

Det har dock visat sig, att en sådan behandling av massan icke är framgångsrik som lösning av avharts- ningsproblemet, dvs. att uttalat sänka massans harts- halt. En av orsakerna torde vara, att den mekaniska behandlingen, dvs. malningen sker vid en förhållandevis låg massakoncentration. Den låga massakoncentrationen för också med sig den nackdelen, att förfarandet blir mycket energikrävande. Till detta kommer nackdelen, att malningen innebär att massans fibrer avklippes, vilket i många fall icke är önskvärt.

Att utsätta cellulosamassan för en mekanisk behandling efter uppslutning, tvättning och eventuell silning är även känt genom den svenska patentskriften 341 323. Det kännetecknande för det däri beskrivna för- farandet är, att massan före en blekningsbehandling ut- sättes för en knådande och skjuvande bearbetning med åt- följande temperaturstegring vid en koncentration av 10-50%, företrädesvis 25-35%, varvid en eftersträvad strukturförändring hos fibrerna uppnås med en eventuell malgradsökning uppgående till högst 4°SR och att den så behandlade, för blekning eller fortsatt blekning avsedda massan, omedelbart spädes till en koncentration av högst 6%, och att massan därefter blekes samt torkas till före- trädesvis 90-95% torrhalt.

Avsikten med förfarandet är att förbättra massans papperstekniska egenskaper. Det finns ingen- ting angivet i denna patentskrift om, att förfarandet skulle utgöra en lösning på hartsproblemet vid framställ- ning av cellulosamassa. Att detta icke heller är fallet i praktiken har visat sig genom försök som vi låtit utföra och som kommer att behandlas ingående längre fram i be- skrivningen. 10 15 20 25 30 7907557-8 Redogörelse för uppfinningen Tekniska problemet För att erhålla en högkvalitativ slutprodukt vid framställning av cellulosamassa strävar man i möj- ligaste mån efter att avlägsna det i det ursprungliga lignocellulosamaterialet (exempelvis veden) befintliga hartset. De metoder som hittills presenterats för harts- avlägsning är mycket kostsamma och i en del fall är de ej tillräckliga, dvs. man misslyckas med att sänka harts- halten till den låga nivå som är önskvärd.

Lösningen Föreliggande uppfinning löser dessa problem och avser ett förfarande för hartshaltsminskning vid fram- ställning av blekta eller oblekta cellulosamassor av ligno- cellulosamaterial, varvid lignocellulosamaterialet utsattes för fiberfriläggning,tvättning, eventuell silning och eventuell delignifierande blekning, kännetecknat därav, att lignocellulosamaterialet i form av cellulosamassa därefter i en eller flera koncentreringsanordningar bi- bringas en massakoncentration av 15-35, företrädesvis 19-29%, och tillsättes alkali i sådan mängd, att cellulosa- massans pH-värde överstiger 11, varpå den underkastas en mild, mekanisk bearbetning i en för högkoncentrationsbe- handling avsedd anordning försedd med relativt varandra roterande skruvar under en energíinsats av 8-100, före- trädesvis 10-75 kWh/ton massa och att cellulosamassan efter den milda mekaniska bearbetningen vid i huvudsak oförändrad massakoncentration bringas, att i en separat behållare reagera med tillsatt alkali under en tid av 0.1-5 timmar. Åtgärderna enligt uppfinningen insättes före- trädesvis på den oblekta cellulosamassan, dvs. efter det att lignocellulosamaterialet uppslutíts till cellulosa- massa i en kokare medelst kokkemikalier och befriats från kokavluten i tvätteriet. När massan lämnar tvätteriet 10 15 20 25 30 35 7907557-8 7 har den vanligen en koncentration av 4-6%. Vanligen sílas också massan innan den utsättes för åtgärderna enligt upp- finningen. Före silningen utspädes massan så, att den under silningen har en koncentration av 0.5-3%. I speciella fall kan det vara lämpligt, att utsätta massan för en mild de- lignifierande blekning medelst något blekmedel, exempelvis klor och/eller klordioxid, innan den utsättes för åtgärder- na enligt uppfinningen.

Enligt uppfinningen avvattnas utgångsmassan i ett eller flera steg så, att en koncentration av 15-35, före- trädesvis 19-29% erhålles. Vanligen sker uppkoncentre- ringen av massan i ett steg och lämpliga urvattningsan- ordningar utgöres av trumfilter, bandfilter, valspressar och skruvpressar. Huruvida uppkoncentreringen av massan sker i ett eller flera (exempelvis två) steg är till en del beroende av om förfarandet enligt uppfinningen till- lämpas i en redan befintlig fabrik eller om förfarandet in- passas vid en ny- eller ombyggnation av en fabrik. I redan befintliga fabriker har man vanligen trumfilter in- stallerade efter sileriet på vilka massakoncentrationen höjes från det i sileriet vanliga intervallet 0.5-3% till intervallet 10-13%. Emellertid är det icke nödvändigt, att trumfiltret har en sådan avvattningskapacitet utan det räcker med ett mycket enkelt trumfilter som höjer massakoncentrationen till 4% och uppåt. Efter passerandet av trumfiltret föres massan till en anordning i vilken den slutliga uppkoncentreringen, dvs. till en massakon- centration av 15-35%, äger rum. En föredragen sådan an- ordning är en skruvpress. För att underlätta avvattning- en av massan kan den ingående massans pH-värde regleras till 7-9 genom tillsats av alkali.

Efter uppkoncentreringssteget tillföres massan alkali i sådan mängd, att dess pH-värde överstiger ll.

För att uppnå detta pH-värde måste alkalitillsatsen upp- gå till 0.5-5% räknat på absolut torr massa. Som alkali föredrages natriumhydroxid, dock är det möjligt att till- sätta annat alkali, såsom kaliumhydroxid, oxiderad vitlut, grönlut och natriumkarbonat, i blandning med natriumhydr- oxid. 10 15 20 25 30 35 40 7907557-8 8 Därefter underkastas massan en mild mekanisk bearbetning i en för högkoncentrationsbehandling avsedd anordning försedd med relativt varandra roterande skruvar under en energiínsats av 8-100, företrädesvis 10-75 kWh/ton massa. Lämplig apparatur för en sådan behandling utgöres av en skruvdefibrör och speciellt lämplig är den typ av skruvdefibrör, so försäljes av MoDoMekan AB, under handelsnamnet FROTAPULPE . Denna skruvdefibrör består i princip av två roterbara skruvar, vilka är anordnade paral- lellt med varandra i ett med inlopp och utlopp försett hus och ingriper i varandra för bearbetning av material och vilkas skruvblad uppvisar inbuktningar på omkretsen av åt- minstone några skruvvarv för bildande av tänder mellan in- buktningarna. En dylik skruvdefibrör beskrives närmare i amerikanska patentskriften 3 064 908. Den med kemikalier blandade massan utsättes i skruvdefibrören för skjuvande och knådande krafter i form av pulserande tryckbelastningar.

Som en följd av denna behandling erhålles en ytterst effektiv impregnering av de tillsatta kemikalierna i massan. Vad gäller massafibrerna är behandlingen mild, eftersom dessa icke förkortas (som är fallet vid malning) eller på annat sätt påverkas negativt. Behandlingen i skruvdefibrören sker vanligtvis vid atmosfärstryck, men kan även utföras vid övertryck upp till S00 kPa. Under den mekaniska bearbet- ningen av massan höjes dess temperatur, eftersom minst 60% av insatt energi genereras till värme. Ju högre energi- insats, desto kraftigare blir temperaturhöjníngen under bearbetningssteget.

Efter behandlingen i det mekaniska bearbetningssteget föres massan med hjälp av en lämplig anordning, såsom pump, skruvtransportör eller bandtransportör till ett torn eller liknande behållare för fortsatt reaktion med tillsatta kemi- kalier (huvudsakligen alkali] vid önskad temperatur. Uppe- hållstiden för massan i detta steg kan variera mellan 6 minuter och 5 timmar.

Därefter tvättas massan i känd tvättningsapparatur så, att det ur cellulosamassan utlösta hartset avlägsnas från massan.

Det är därefter icke nödvändigt att utsätta massan för fortsatt behandling utan den kan föras direkt till torkning eller till slutlig upparbetning. Det vanligaste är dock, att massan efter det att den behandlats i enlighet med uppfinningen föres till 10 15 20 25 30 35 7907557-8 ett blekeri för ytterligare förädling.

Vad gäller värmeekonomin hos processen kan en god sådan erhållas genom isolering av den mekaniska be- arbetningsenheten, transportledningen till tornet och tornet självt. Denna värme kan nyttiggöras i efterfölj- ande bleksteg, dvs. behovet av energi för uppvärmning av massan till för blekningen lämplig temperatur minskas.

I det fall när effektinsatsen i det mekaniska behandlings- steget är hög eller när den mekaniska behandlingen ut- föres vid övertryck är det lämpligt, att massan utmatas från detta steg via en cyklon för separering av ånga från massan. I det fall, att den mekaniska bearbetningen sker vid övertryck finns också den möjligheten, att även den fortsatta behandlingen får äga rum under övertryck, dvs. att massan transporteras till uppehållstornet samt för- varas däri under övertryck.

Enligt en föredragen utföringsform mruppfinningen förefinnes en kort uppehållstid mellan koncentrerings- steget och den milda mekaniska bearbetningen. Den korta uppehållstiden åstadkommes lämpligen genom transport av massan genom en skruvtransportör. Uppehâllstiden bör ligga inom intervallet 2-10 sekunder. Förutom en skruvtransportör är det även möjligt, att låta massan passera en s.k. kemikaliemíxer, dvs. en apparatur som användes för inblandning av kemikalier i massa. Vad gäller alkalisatsningen är det fördelaktigt, att åt- minstone en del av alkalit tillföres massan under den korta uppehållstiden, exempelvis i skruvtransportören.

Förutom i skruvtransportören satsas alkali efter det att massan koncentrerats, dvs. när massan lämnar skruvpressen.

Det är dock fullt möjligt att satsa hela alkalimängden på en gång, dvs. endera när massan lämnar skruvpressen eller i skruvtransportören. I vissa fall är det fördel- aktigt, att förutom alkali satsa andra kemikalier till massan, såsom ytaktiva medel (s.k. vätmedel) och komplex- bildare. Tillsatsen av dessa kemikalier sker på liknande 10 15 20 25 30 35 7907557-8 10 sätt som alkalitillsatsen.

Vid behandling av vissa massor är det för att uppnå avsedd avhartsning nödvändigt att höja reaktions- temperaturen vid den milda mekaniska bearbetning av massan och den efterföljande reaktionen med alkalit i uppehålls- tornet utöver den temperaturhöjning som orsakas av den knådande och skjuvande bearbetningen. I sådana fall till- föres massan ånga och ångtillförseln bör ske under den korta uppehållstiden.

Genom tillsats av kemikalier och ånga sänkes massa- koncentrationen. Dock får koncentrationen hos massan aldrig understiga 15% när densamma utsättes för den milda mekaniska behandlingen.

Fördelar Genom att utsätta cellulosamassan för behandlingen enligt uppfinningen och reglera mängden tillfört alkali, temperaturen och energiinsatsen är det möjligt att justera hartshalten hos den färdigbehandlade massan till den nivå man önskar. En ökning av satsad mängd alkali, höjd tempera- tur och höjd energiinsats leder var för sig och framförallt i kombination till ökad utlösning av harts ur massan, vilket betyder att massans hartsinnehåll minskas i motsvarande grad.

Uppfinningen kan nyttiggöras på olika sätt. Vid en sulfitfabrik har det genom uppfinningen blivit möjligt att slopa lagringen av veden och införa färsk sådan direkt i fabriken. Även om man frånräknar kostnaderna för den apparatur som behövs för förfarandet enligt uppfinningen blir framställningskostnaderna för sulfitmassa avsevärt re- ducerade. Även om man icke slopar lagringen av veden i en sulfitfabrik är förfarandet enligt uppfinningen av stort värde eftersom man kan reglera hartshalten hos den färdig- behandlade massan på ett helt annat sätt än som tidigare varit möjligt. Exempelvis sänkes behovet av klorinnehållan- de blekmedel avsevärt, vilket är eftersträvansvärt ur miljö- vårdssynpunkt.

I en sulfatmassafabrik blir det genom uppfinningen möjligt, att exempelvis framställa björksulfatmassa med en jämn och låg hartshalt, vilket tidigare icke alltid varit möjligt. Vidare kan man vid framställning av 10 15 20 25 30 7907557-8 ll sådan massa sänka kraven på barkningen av björkveden och minska tillsatsen av den dyrbara kemikalien klordioxid, vilket också är fördelaktigt ur miljövårdssynpunkt.

Fördelarna med förfarandet enligt uppfinningen framgår också av de längre fram i beskrivningen följande utföringsexemplen.

Figurbeskrivning I figur l visas lämplig apparatur till en föredragen utföringsform av förfarandet enligt upp- finningen.

Bästa utföríngsform Ett flertal försök med förfarandet enligt upp- finningen har gjorts och hur de utförts samt de resultat som uppnåtts framgår av nedanstående utföringsexempel.

Exempel 1 En silad gransulfitmassa av derívattyp med följande egenskaper användes vid försöken.

Kappatal mätt enligt SCAN-C 1:59 = 7.5 R 18, % mätt enligt SCAN-C 2:61 = 89.7 Viskositet, dms/kg mätt enligt SCAN-C 15:62 = 700 Extrakthalt DKM, % mätt enligt SCAN-C 7:62 = 1.70 Malgrad, °sR mätt enligt scAN-c 19165 = 13.0 Vid försöket enligt uppfinningen användes den apparatur som framgår av figur l.

Den silade massan med en koncentration av 10% och en temperatur av Z3°C fördes genom ledningen 1 till en skruvpress 2, där massan avvattnades till en koncen- tration av 28%. Det urpressade vattnet bortfördes genom ledningen 3. Vid skruvpressens 2 utlopp tillfördes massan alkali i form av natriumhydroxid (Na0H) i en mängd av 3% 10 15 20 25 30 35 7907557-'8 12 räknat på absolut torr massa så, att massans pH-värde uppgick till 12.8. Alkalit som förvarades i behållaren 4 transporterades genom ledningarna 5 och 6 till skruv- pressen 2. Från skruvpressen fördes massan genom led- ningen 7 till skruvtransportören 8. Genom ledningen 9 tíllfördes den i skruvtransportören 8 befintliga massan ånga i sådan mängd, att massans temperatur steg till 8506. Ångtillförseln motsvarar en energimängd av 260 kWh/ton massa. Medelst skruvtransportören 8 forslades massan till en skruvdefibrör 10, av den typ som försäljes av MoDoMekan AB under handelsnamnet FROTAPULPER . I denna skruvdefibrör utsattes massan för en knådande och skjuv- ande bearbetning motsvarande en energiinsats av 23 kWh/ton massa. Därvid steg massans temperatur till 90°C. Därefter fick massan med hjälp av sin egen tyngd falla genom ett stup och en ledning ll till ett torn 12. I detta torn förvarades massan under en tid av Z timmar vid ovan nämnda tempera- tur, dvs. 90°C. I tornet 12 slutfördes reaktionen mellan natriumhydroxiden och massan. Efter 2 timmar uttogs prov på massan och detta prov tvättades, torkades och analyse- rades i enlighet med ovan angivna mätmetoder.

Som jämförelse gjordes ett försök i enlighet med förfarandet i den svenska patentskriften 341 323.

Vid detta försök användes vissa delar av den i figur l visade apparaturen. Den silade utgångsmassan med en koncentration av 10% och en temperatur av 23°C fördes genom ledningen 1 till en skruvpress 2, där massan av- vattnades till en koncentration av 30%. Massan fördes därefter direkt till skruvdefibrören 10 där den utsattes för en knådande och skjuvande bearbetning motsvarande en elenergiförbrukning av 100 kWh/ton massa. Vid denna behandling höjdes massans temperatur till 73°C. Massan fördes därefter till tornet 12, där den utspäddes till en koncentration av 6% med processvatten vars temperatur var 58°C. Massasuspensionens temperatur uppgick då till 61°C. Från tornet uttogs en viss mängd massa, som place- rades i en glasburk och uppvärmdes med ånga till en 7907557-8 13 temperatur av 90°C. Därefter tillsattes natriumhydroxid i en mängd av 3% räknat på massan. Massaprovet fick stå 10 15 20 25 30 i ett vattenbad vid 90°C under 2 timmar.

Energiåtgången för att medelst ånga värma provet från 6l°C till 90°C be- räknades motsvara 560 kWh/ton massa.

Efter dessa två timmar avbröts behandlingen genom att massan tvättades med rent vatten. i enlighet med ovan angivna mätmetoder.

Resultaten av de båda försöken framgår av nedanstående tabell.

Sedan massan torkats analyserades den Tabell 1 Massakaraktäristika Enligt den Enligt upp- svenska pat. fínningen skriften 341 323 Kappatal 7.0 5.6 R 18, % 91.5 92.8 viskositet, anP/kg 715 vso Extrakt DKM, % 0.35 0.12 Maigmd, °sR 13.0 12.5 Knutar per 100 g prov S00 100 Total energiförbrukning kWh/ton 660 283 massa | ni | Som framgår av tabell 1 har samtliga egenskaper blivit bättre för massa som behandlats i enlighet med uppfin- ningen jämfört med massa som behandlats enligt den svenska patentskriften 341 323.

Den mest uppseendeväckande skillnaden är den i hartshalt, 0.l2% jämfört med 0.35%. Även antalet knutar i massan är förvånande mycket lägre i massan enligt upp- finningen jämfört med jämförclsemassan.

Det finns ingen allmänt accepterad analysmetod för denna massaegenskap, utan vi har mätt antalet knutar i massa enligt en metod beskriven i en artikel i Svensk Papperstidning, ll, 15 mars 1968, nr 5, s. 189-194. - 7907557-8 10 15 20 25 30 35 14 Om jämförelse göres mellan ursprungsmassans egenskaper och egenskaperna hos massa som behandlats i enlighet med försöken finner man, att behandlingarna lett till en förädling av massan. Kappatalet, dvs. massans ligninhalt, har sänkts och R 18-värdet har höjts.

Förädlingen av massan är uttalat kraftigare vid förfaran- det enligt uppfinningen jämfört med förfarandet enligt den svenska patentskriften 341 323. Att massaviskositeten höjts efter behandlingen kan synas förvånande men för- klaras av, att en viss mängd hemicellulosa (som är upp- byggd av relativt korta molekylkedjor) utlöses av alkalit, Malgraden är i princip oförändrad, vilket visar, att den knådande och skjuvande bearbetningen ej leder till en för- kortning av massafibrerna.

Av tabell l framgår också, att trots att egen- skaperna hos massan enligt uppfinningen är överlägsna jämförelsemassans, så användes_vid behandlingen enligt uppfinningen mindre än hälften av den energi som användes enligt jämförelséförfarandet. i Ehuru någon säker förklaring till den iakttagna effekten f.n. icke kan ges är det möjligt, att en av or- sakerna kan vara, att alkalit, dvs. natriumhydroxíden, in- blandas i massan på ett sådant sätt, att kontakten mellan alkalit och varje enskild massafiber blir maximal. Enligt uppfinningen blandas alkalit med massan före den knådande och skjuvande bearbetningen. Alkalits inträngande i massan kan underlättas av, att ånga tillföras i transportskruven och uppvärmer såväl massans vatten som alkalilösningen, vilket sänker respektive vätskas viskositet. En viktig orsak till att kontakten mellan alkalit och massafibrerna blir intensiv kan även vara den knådande och skjuvande bearbetningen i sig självt, dvs. de pulserande tryckbelastningar, som massan utsättes för.

Exempel 2 Fyra försök, benämnda A, B, C och D, utfördes i_ enlighet med uppfinningen. Det särskiljande mellan dessa 10 15 20 25 30 7907557-8 15 försök var, att alkalitillförseln varíerades.

Vid försöken användes samma massa som i exempel 1 och den i figur l visade utrustningen. Vid samtliga försök avvattnades massan i skruvpressen 2 till en kon- centration av 27%. Vid försök A satsades genom ledning- arna 5 och 6 natriumhydroxid med en styrka av 40 g Na0H/l i en mängd av 0.8 m3/ton massa. Därefter utbyttes natrium- hydroxidlösningen i behållaren 4 mot en sådan vars styrka var 460 g/1. Denna lösning tillfördes massan genom led- ningarna 5 och 13 i en mängd av 0.8 ms/ton massa. I trans- portskruven 8 tillfördes massan ånga så, att temperaturen steg till 45°C. Massan behandlades därefter i skruvde- fibrören 10 med en energiinsats av ll kWh/ton, varvid massans temperatur steg till 47°C. Därefter forslades massan till tornet 12 där massan tilläts reagera med natriumhydroxiden under 10 minuter vid 47°C. Reaktionen avslutades genom att massan tvättades och torkades. Prov uttogs på torkad massa, som analyserades med avseende på extrakthalt och R 18 (dvs. den mängd av massan som är resistent mot 18%-ig NaOH).

Försöket B liknade försök A så när som på, att allt alkali (med samma totala natriumhydroxidinne- håll) satsades genom ledningarna 5 och 6, dvs. massan kom i kontakt med alkalit enbart vid utgången från skruv- pressen 2.

Försöket C liknade försök A så när som pâ, att allt alkali satsades genom ledningarna 5 och 13, dvs. direkt i skruvtransportören 8.

Försöket D överensstämde med försök A även vad gällde alkalitillsatsställena, dock med den skillnaden, att den starkare luten satsades före den svagare luten.

I samtliga försök var massans pH-värde vid införandet i skruvdefibrören 10 = 14.0. De resultat som erhölls fram- går av nedanstående tabell. 10 15 20 7907557-8 16 Tabell 2 Försök R 18 % Extrakthalt ; DKM, % A , 95.5 0.10 B , 94.8 0.12 C f94.6 0.12 D É 94.9 0.11 I Som framgår av tabellen erhölls hos samtliga massor en mycket låg hartshalt. Vad gäller R 18 har det över- raskande visat sig, att en uppdelning av alkalitillsatsen resulterar i ett högre värde, dvs. massans förädlingsgrad ökas. Dessutom visar försöken, att det är fördelaktigt, att alkalí av svagare halt tillsättes före starkare alkali.

Exempel 3 p Försöken enligt exempel 1 upprepades med den skillnaden, att gransulfitmassan utbyttes mot en björk- sulfatmassa. Denna massa hade en extrakthalt, DKM, av 0.44% och viskositet av 900 dms/kg.

Massan behandlades på sätt som framgår av exempel l dels enligt uppfinningen och dels enligt den svenska patentskriften 341 323 och resultaten av försöken framgår av nedanstående tabell.

Tabell 3 Massakaraktäristika Enligt den svenska Enligt upp- patentskriften finníngen 341 323 Excrakrhait, DKM, a 0.33 i 0.14 viskositet, dmS/kg 915 910 10 15 20 25 7907557-8 17 Av tabellen framgår, att förfarandet enligt uppfinningen leder till en massa med överraskande låg hartshalt. Jäm- förelsemassans hartshalt är nästm1tre gånger så stor.

Exempel 4 Det i exempel l beskrivna i enlighet med upp- finningen utförda försöket återupprepades med den enda skillnaden, att förutom natriumhydroxid även ett ytaktivt medel och en komplexbildare tillfördes sulfitmassan.

Vid detta försök satsades genom ledningarna 5 och 6 0.05% Na3PO4 och från behållaren 14 genom ledningen 15 natriumhydroxid i en mängd av 3% och 0.05% av ett yt- aktivt medel, som försäljes av BerolKemi AB under handels- namnet Berocell 25.

I nedanstående tabell redovisas resultatet från ovan beskrivna försök samt försöket enligt exempel l.

Tabell 4 Massakaraktäristika Utan tillsats av Med tillsats ytaktivt medel + av ytaktivt komplexbildare medel + kom-I plexbildare : Kappatal 5.6 5.3 R 18, % 92.8 92.7 viskositet, ams/kg 115 110 Extrakt, DKM, % 0.12 0.08 E Detta försök visar, att det medelst tillsats av ytaktivt medel och komplexbildare är möjligt att sänka massans hartshalt ytterligare något vid förfarandet enligt upp- finningen.

Exempel 5 I avsikt att visa, att förfarandet enligt upp- - vsovsšv-s 10 15 20 25 18 finningen på ett framgångsrikt sätt direkt kan samman- kopplas med ett syrgasblckningsstog utfördes nedan redo- visade försök.

Försöket gjordes på en silad björksulfatmassa.

Den i figuren l visade apparaturen användes till vissa delar. En massasuspension med en koncentration av 3% och en temperatur av 50°C förtjockades i skruvpressen 2 till en koncentration 29%. Vid skruvpressens utlopp, dvs. genom ledningarna 5 och 6, tillsattes massan 0.Z0% MgSO4 x 7H20 och 2% natriumhydroxid så, att ett pH-värde av 11.2 kunde uppmätas. I skruvtransportören 8 till- fördes massan ånga så, att temperaturen steg till 9500.

I skruvdefibrören 10 utsattes massan för en knådande och skjuvande bearbetning motsvarande en energíinsats av 17 kWh/ton. Därvid steg massans temperatur till 97°C. I fortsättningen användes ej den i figur l visa- de apparaturen, utan massan fördes med en skruvínmatare till ett torn där syrgas av ett övertryck av 1.0 MPa fanns närvarande. Massan uppvärmdes ytterligare medelst ånga till en temperatur av ll5°C och tilläts reagera med alkalit och syrgasen under 45 minuter. Därefter slussades massan ut från syrgasreaktorn till ett tvätt- steg, varpå massan torkades. Prov uttogs för analys och följande resultat erhölls.

Tabell 5 Massakaraktärístíka Utgångsmassa Massan behandlad en- i ligt uppfinningen med O närvarande i sista steget Kappatal 21.0 8.5 viskositet, anF/kg 998 sso ¿ Bxtrakt, DKM, a 0.43 0.17 ' Ljusnan, Iso, a 32.0 g 43.8 7907557-8 19 Ljusheten hos massan är bestämd enligt SCAN-C 11:75.

Som framgår leder förfarandet enligt uppfinningen med modifieringen, att syrgas varit närvarande i sista be- handlingssteget, till en kraftig sänkning av massans ligninhalt med åtföljande ljushetsökning. Även harts- halten hos massan reduceras kraftigt.

Claims (8)

- 7907557-8 PATENTKRAV

1. Förfarande för hartshaltsmínskning vid fram- ställning av blekta eller oblekta cellulosamassor av ligno- cellulosamaterial, varvid lignocellulosamaterialet utsättes för fiberfriläggning, tvättning, eventuell silning och eventuell delignifierande blekning, k ü n n e t e c k- n a t därav, att lignocellulosamaterialet i form av cellulosamassa därefter i en eller flera koncentrerings- anordningar bibringas en massakoncentration av 15-35, företrädesvis 19-29%, och tillsättes alkali i sådan mängd, att cellulosamassans pH-värde överstiger 11, varpå den underkastas en mild, mekanisk bearbetning i en för högkoncentrationsbehandling avsedd anordning försedd med relativt varandra roterande skruvar under en energiinsats av 8-100, företrädesvis 10-75 kWh/ton massa och att cellulosamassan efter den milda mekaniska bearbetningen vid i huvudsak oförändrad massakoncentration bringas att i en separat behållare reagera med tillsatt alkali under en tid av 0.1-5 timmar.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e- t e c kn a t därav, att en kort uppehållstid förefinnes mellan koncentreringssteget och den milda mekaniska be- arbetningen och att alkalitillsatsen sker efter det och i anslutning till att cellulosamassan uppkoncentreras och/eller åtminstone vid ett tillfälle under den korta uppehållstiden.

3. Förfarande enligt patentkravet 2, k ä n n e- t e c k n a t därav, att ånga tíllföres under den korta uppehållstiden.

4. Förfarande enligt patentkraven 2-3, k ä n n e- t e c k n a t därav, att den korta uppehållstiden efter koncentreringssteget åstadkommes genom transport av cellu- 7907557-8 21 losamassan genom en skruvtransportör.

5. Förfarande enligt patentkraven 2-4, k ä n n e- t e c k n a t därav, att uppehâllstíden är 2-10 sekunder.

6. Förfarande enligt patentkraven 1-5, k ä n n e- t e c k n a t därav, att alkalít utgöres av natrium- hydroxid.

7. Förfarande enligt patentkraven 1-6, k ä n n e- t e c k n a t därav, att förutom alkalí även ytaktíva medel och komplexbíldare tillsättes.

8. Förfarande enligt patentkraven 1-7, k ä n n e- t e c k n a t därav, att massan i den separata behållaren bringas att reagera med förutom alkalí även syrgas.