SE445367B - Forfarande for blekning av cellulosabaserat fibermaterial med klordioxid och klor i serie - Google Patents

Description

m' 25 50 55 H0 fmassabehandlingar, vanligen tvättningar. 8002723-8 2 gare processen, där klordioxid följs av klor utan någon mellan- liggande tvättning, kommer att benämnas "sekvensblekning".

Blekningsförfarandet enligt föreliggande uppfinning är användbart på vilket som helst cellulosabaserat fibermaterial men.är speciellt användbart för blekning av trämassa eller mas- sa av ved, företrädesvis trämassa framställd medelst kraftpro- cessen, dvs. trämassa framställd genom kokning av träflis i en kokuingsvätska,som innehåller natriumhydroxid och natriumsulfid som aktiva kokningskemikalier.

Serieanvändningen av blekningskemikalier enligt föreliggan- de uppfinning utföres företrädesvis i det första blekningssteget i en operation med flertegsblekning och -lutextraktion. Serie- blekningsoperationen kan dock t.ex. utföras efter en syre-alkali- delignifiering. U _ I det totala blekningssteg, där serieblekningsoperationen enligt föreliggande uppfinning förekommer, använder man sig av en kvantitet klordioxid i det första steget, vilken utgör från ca 20 till ca 90%, företrädesvis från 30 till ca 75%, av den _tota]t tillgängliga klor som användes i steget.

Uttrycket "totalt tillgänglig klor" användes i föreliggan- de fall i dess normala betydelse inom blekningstekniken och av- iser den totala blekningsförmågan för de använda blekningskemi- kalierna, varvid klordioxid har en blekningsförmåga som är 2,63 gånger den för klor, räknat på viktbasis.

Såsom uttrycket "blekningssteg" användes i föreliggande fall, avser det en massablekningsoperation utförd mellan andra Uttrycket "bleknings- åtgärd" avser i föreliggande fall en massablekningsbehandling utförd inom ett blekningssteg.

Enligt föreliggande uppfinning utföres den första blek- ningsåtgärden under användning av en vattenbaserad lösning av klordíoxid och klor innehållande klor 1 en mängd av från 6 till 10% av den totalt tillgängliga kloren, företrädesvis från ca 7 till 8% av den totalt tillgängliga kloren. En vattenbaserad lös- ning av klordioxid och klor för användning vid den första blek- ningsåtgärden i serieblekningsförfarandet enligt föreliggande uppfinning innehåller företrädesvis från nu H till nu 9 gram klordioxid per liter och från ca 1,5 till ca 1,8 gram klor per liter. I Lösningar med sådan koncentration bildas av gasformiga PQGR QÉÉALETY l0 15 20 25 30 55 HO 8002723-sin blandningar av klordioxid, klor och ånga erhållna genom omsätt- ning av kloratjoner med kloridjoner i vattenbaserat Surt reak- tionsmedium, under det att reaktionsmediet hålles vid dess kok- punkt vid ett tryck under atmosfärstryck.

En process av denna typ beskrivs i amerikanska patentskrif- ten 3 86k 456 och är känd som “ERCO RB"-processen, där natrium- processen reduceras med tillsatta kloridjoner i närvaro av sva- velsyra vid en total syranormalitet av från ca-2 till ca M,8.

Processen utföres företrädesvis i en enkammarreaktionszon vid en temperatur av från ca 5500 till ca 8500 vid ett tryck under atmosfärstryck av från ca 80 till ca 300 mm Hg." Vattenfritt neutralt natriumsulfat avsättes ur reaktionsmediet som fast bi- produkt.

Exempel på andra användbara klordioxid- och klorframställ- ningsprocesser är "ERCO R5"-processen, vilken beskrivs i Cana- densiska patentskriften 913 328 och amerikanska patentskriften Ä 075 308, samt "ERCO R6"-processen, som beskrivs i amerikanska patentskriften 3 929 97M, där natriumkloratet reduceras med hjälp av saltsyra, vilket ger alla de kloridjoner och alla de vätejoner som erfordras för processen.

En anmnlklordioxid- och klorframställningsprocess, som kan användas för åstadkommande av den gasformiga ström, ur vilken klordioxiden och klorlösningen bildas, är “ERCO R7"-processen, som beskrivs i amerikanska patentskriften 4 056 329, där svavel- syra och saltsyra, som användes vid reduktionsreakticnen, i hu- vudsak alstras internt genom reaktion mellan klor och svavel- dioxid och vatten.

Den gasformiga blandningen av klordioxid, klor och ånga bringas, vanligen efter kylning för kondensation av en del av ångan, företrädesvis till en temperatur av från ca l59C till ca 5500, i kontakt med avkylt vatten, företrädesvis med en tempera- tur av från ca 300 till ca l0°C, för upplösning av all klordioxid därur tillsammans med en del av kloren.

Lösningar av klordioxid och klor bildade på detta sätt och innehållande klor i en mängd av från 6 till 10% av den totalt tillgängliga kloren i lösningen står i markant kontrast till_ klordioxidlösningar erhållna med hjälp av andra klordioxidfram- ställningsprocesser. I de fall, där några kloridjoner inte till- sättes och 1 huvudsak ren klordioxid bildas, har den vattenbase- rade lösningen försumbar klorkoncentration. För de processer, Poor QUALITY 10 15- 20 æl BO 35 H U 8002723-8 H där kloridjon tillsättes som reduktionsmedel och klor bildas' tillsammans med klordioxiden, såsom vid "ERCO R2"-processen, vilken beskrivs i den amerikanska patentskriften 2 863 722, där luft användes för utspädning av gaserna, innehåller den genom absorption i vatten bildade klordioxidlösningen viss mängd upplöst klor, men koncentrationen ligger väl under kon- centrationen därav i den enligt föreliggande uppfinning använ- da klordioxid- och klorlösningen. Under typiska dríftsbeting- elser resulterar skillnaderna i partialtryck för gaserna i processerna i en vattenbaserad lösning av klordioxid och klor innehållande 8 gram klordioxid per liter och 1,7 gram klor per liter vid “R3"-processen eller någon liknande process samt en vattenbaserad lösning av klordioxid och klor innehållande 8 gram klordioxid per liter och 0,5 gram klordioxid per liter samt 0,5 gram klor per liter i fallet "R2“-processen.

Hänvisníngen till klordioxídlösningar, vilka användes i den tidigare sekvensblekningsprocessen och vilka innehåller små kvantiteter klor, avser sådana lösningar. Sådana tidigare "tek- niska klordioxidlösningar" kan innehålla upp till ca 10 viktpro- cent klor, vilket motsvarar N% räknat på basis av tillgänglig klor, även om vi är medvetna om att man i litteraturen finner så höga värden som 5,7% räknat på basis av tillgänglig klor.

Den typiska "R2"-processlösningen innehåller ca 2,3% räknat på basis av tillgänglig klor.

Skillnaden i klorkoncentrationer mellan de som erhålles enligt tidigare kända procedurer och de som erhålles enligt. föreliggande uppfinning härrör från skillnaderna i partialtryck för klordioxid och klor i de gasformiga strömmar, som bringas i kontakt med avkylt vatten. I Det har befunnits att, när användningen av en vattenbase- rad lösning av klordioxid och vatten innehållande klor i en kon- centration av 6-10% av den totalt tillgängliga kloren i lösning- en är den första åtgärden vid en serieunvändning av hleknings- kemikalier i väsentlig frånvaro av upplöst organiskt material, förbättrad delignifiering av den blekta massan erhålles jämfört med användning av en vattenbaserad lösning klordioxid, där even- tullt närvarande klor är mindre än ca 5% av den totalt tillgäng- liga kloren i lösningen,_såsom har diskuterats ovan.

Vid konventionella massafabrikoperationer tvättas massan för att_beFvius så fullständigt som möjligt från förbrukad kok- 10 15 20 25 50 HO 8002723-s ningsvåtska, varigenom man till ett minimum nedbringar den om- fattning, i vilken upplösta föroreningar förbrukar bleknings- kemikalier. En viss "överföring" av svartlut kan ske, vilket leder till närvaro av löst organiskt material i massasuspensio- nen. Såsom uttrycket "löst organiskt material" användes i före- liggande fall, avser det blekningskemikalieförbrukande organiskt material, som är upplöst i vattenfasen i massasuspensíonen, och detta material mätes uttryckt som totalt organiskt kol (TOC).

Koncentrationen av upplöst organiskt material från källan kan uppgå till ca 2 viktprocent TOC av massan,.även om koncen- trationen vanligen inte överstiger ca l viktprocent TOC på mas- sa. Föreliggande.uppfinning hänför sig till blekning av massa c i en massasuspension, som kan innehålla sådana kvantiteter löst organiskt material.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen utsättes massasuspensionen för en första blekningsåtgärd med klordioxid- och klorlösningen vid en temperatur av från ca 35°C till ca 70%, företrädesvis från ca 5o°c till ca 65°c._ Den första blek- ningsåtgärden kan utföras vid vilket som helst önskat surt pH- värde, vanligen vid ett massasuspensions-pH av från l till ca 6.

Efter det att en tidsperiod av från ca 5 sekunder till ca 10 minuter, vanligen från ca 30 sekunder till ca 5 minuter, har förflutit från appliceringen av den vattenbaserade lösningen av klordioxid och klor, appliceras en vattenbaserad klorlösning på massasuspensionen. Klorbehandlingen kan utföras vid vilket som helst önskat surt pH-värde, vanligen vid ett massasuspen- sions-pH av från ca 0,7 till ca 3. Blekningsproceduren till- låtes fortgå i från ca 10 till ca 60 minuter vid en bleknings- temperatur av ca 5500 till ca 7000.

Den totala mängden tillgänglig klor applicerad på massan vid den första och den andra blekningsåtgärden, båda såsom klor- dioxid och klor, är vanligen från ca 2 till ca 10 viktprocent av massan. Även om den andra åtgärden vid serieblekningen enligt föreliggande uppfinning vanligen utföres under användning av enbart klor, kan små kvantíteter klordíoxid införlivas i kloren för åstadkommande av den välkända effekt, som innebär att man skyddar massan från överklorering med klor.

Blekningsförfarandetenligt föreliggande uppfinning kan ut- föras under vilka som helst önskade konsistensbetíngelser, såsom krocka QUALITY M7! 10 15 20 25 _50 35 H0 80-02723-8 6 de som rutinmässigt användes vid blekning, vanligen från ca 2 till ca 6 viktprocent massa, liksom även de som användes vid de s.k. medelkonsistensbehandlingarna, vilket vanligen innebär från ca 6 till ca 16 viktprocent massa. 7 Såsom har omtalats ovan, användes serieblekníngssteget företrädesvis som första steg vid en flerstegsoperation i en blekningsanläggning. När det användes på detta sätt, och se- rieblekningssteget är fullbordat, tvättas massan, varefter den kan utsättas för lutextraktíon, tvättas på nytt och utsättas för ett eller flera bleknings- och lutextrationssteg för åstad- kommande av den önskade ljusheten och renheten hos massan.. En sådan lut- eller kaustikextraktion utföres vanligen under an- vändning av vuttvnbaserd nntriumhydroxidlösning, och ytterliga- re blekning kan utföras under användning av ett blekningsmedel valt bland klordioxid, klor, hypoklorit, peroxid och kombina- tioner därav. . s' Massan kan t.ex. utsättas för en EDED-sekvens efter det inledande blekningssteget, varvid E avser ett lutextraktions- steg och D avser ett blekningssteg under användning av en vat- tenbaserad lösning av klordioxid, och varvid tvättning utföres efter varje kemikaliebehandlingssteg. De betingelser, som an- vändes vid sådana på varandra följande steg, är de konventio- nella. dDessa operationer kan även utföras medelst det i den canadensiska patentskriften 783 483 beskrivna processen, i vil- ket fall tvättningssteget kan utelämnas. _- Uppfinningen illustreras med hjälp av följande exempel och under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 är en grafisk representation av variationen i mas- sans El Kappa-värden_med klorhalten i en vattenbaserad lösning av klordioxid och klor använd vid serieapplicering av bleknings- -kemikalier vid olika nivåer för upplöst organiskt material; 7 Fig. 2 är en grafisk representation av en liknande varia- tion som i fig. l för en annan ekvitalent C12-nivå i bleknings- steget.

EXEMPEL 1 En trämassa med ett Kappa-tal av 3ü,2, ett K-värde av 23,H och en viskositet av 28,8 cP blektes i en serie försök under an- vändning av 7,6% ekvivalent klor på massa i 30 minuter vid en konsistens av 5,ß% och 6000, tvättades, ulkaliextrahrrades under användning av 3,0% NaOH på massa I två timmar vid ]?% konsistens 10 15 20 25 BO 55 H0 8002725-8 och 7000 samt tvättades på nytt. I varje fall bestämdes Kappa- talet efter behandlingarna. Klordioxid och klor användes vid blekningsåtgärden, varvid 70% av den totalt tillgängliga kloren utgjordes av klordioxid och 30% av den totalt tillgängliga klo- ren utgjordes av klor.

Försöksserien inkluderade försök utförda i frånvaro av upplöst organiskt kol samt försök utförda i närvaro av löst or- ganiskt kol vid olika nivåer av procent TOC på massa. Försöks- serien inkluderade även försök, vid vilka man använde en vatten- baserad lösning innehållande all klordioxid åtföljt en minut efter appliceringen därav av serieappliceringen av all klor i blekningssteget utan någon mellanliggande tvättning,_samt för- sök vid vilka man använde en inledande applicering av en vatten- baserad lösning av klordioxid och klor innehållande all klordi- oxid och en del av kloren, i varierande proportioner, följt en minut efter appliceringen därav av återstoden av kloren utan någon mellanliggande tvättning.

Resultaten av försöksserien avsattes grafiskt på basis av El-Kappatalet mot andelen C12 i C102-lösningen för varierande procent TOC-nivåer, och kurvan visas i fig. l. resultaten avsatta i fig. l förbättras effektiviteten vad beträf- far delignifiering av massan, vilket framgår av Kappa-talet, när Såsom framgår av serieappliceringen av blekningskemikalierna utnyttjas under an- vändning av en ursprunglig vattenbaserad lösning av klordioxid och en del av kloren, jämfört med en ursprunglig användning av en vattenbaserad lösning av klordioxid och klor, inom ett begrän- sat område för klorhalten i den vattenbaserade lösningen av klor- dioxid och klor samt procent TOC-nivå på massan. I Den förbättade effektiviteten är bäst vid 0% TOC och är praktiskt taget försvunnen vid 5% TOC. Den förbättade effekti- viteten erhålles då 6-l0% av den totalt tillgängliga kloren ut- göres av C12 i vattenlösningen av klordioxid och klor.

EXEMPEL 2 Förfarandet från exempel l upprepades med undantag av att i detta fall en serie försök utfördes vid endast procent TOC vid en ekvivalent klorhalt av 6,2% på massan. De erhållan El- Kappa-resultaten avsattes grafiskt och visas i fig. 2. Resul- taten i fig. 2 bekräftar de gynnsamma resultat, som illustreras 1 rig; 1. i _ Sammanfattningsvis åstadkommes enligt föreliggande uppfin- Poczaffouzaßxfrï- 8002723-s ning ett förfarande för_serieappliceríng av blekníngskemikalier i frånvaro av nämnvärda mängder löst organiskt material, varvid förbättrad delignífieríngseffektivitet kan uppnås genom närvaron av små lösta kvantiteter klor i klordioxidlösningen. Modifika- tioner är möjliga inom uppfinningens ram.

Claims (8)

1. 8002723-8 ~ PATENTKRAV l. Förfarande för blekning av cellulosabaserat fiberma- terial i en vattenbaserad suspension under användning av klordi- oxid och klor genom applicering av en klordioxidlösning följt av appliceríng, utan något mellanliggande tvättningssteg, av klor, varvid klordioxiden utgör från ca 20 till ca 90% av den totalt använda tillgängliga kloren, k ä n n e t e c k n a t av att blekningen äger rum i väsentlig frånvaro av löst organiskt material, och att den vattenbaserade lösningen av klordioxid in- nehåller klor i en mängd av från ca 6 till ca 10% av den till- gängliga kloren i lösningen.

2. Förfarande enligt~krav l, k ä n n e t e c k n a t av att den första och den andra blekningen utföres vid en tem- peratur av från ca 35°C till ca 7000. 5.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att temperaturen är från ca 5000 till ca 6500. U.

4. Förfarande enligt något av kraven l-3, k ä n n e- t e c k n a t av att den andra blekning, vid vilken man använ- der klor, påbörjas efter cag5 sekunder till ca 10 minuter efter det att den första blekningen har påbörjats, och att den totala blekningstiden för den första och den andra blekningen är från ca 10 till ca 60 minuter.

5. Förfarande enligt krav H, k ä n n e t e c k n a t 5 av att den andra blokningen påbörjas ca 40 sekunder till ca minuter efter det att den första blekningen har påbörjats.

6. Förfarande enligt något av kraven l-5, k ä n n e- t e c k n a t av att den vattenbaserade lösningen av klordioxid innehåller klor i en mängd av från ca 7 till 8% av den tillgäng- liga kloren i lösningen.

7. Förfarande enligt något av kraven l-6, k ä n n e- t e c k n a t av att klordioxiden utgör från ca 50 till ca 75% av den totalt tillgängliga klor som användes i den första och den andra blekningen.

8. Förfarande enligt något av kraven l-7, k ä n n e- t e c k n a t av att lösningen av klordioxid och klor använd vhldvn Whmtatneknhfienlmrenxkmuwmtvmflonzw ffihnca ötill 9 g klordíoxid per liter och från ca l,H till ca 1,8 g klor per liter. Podaeíšolälšïxjílírï