SE445653B - Forfarande for kokning av lignocellulosamaterial - Google Patents

Description

97906410-1 största delen av den kemiska pappersmassa som användes världen över.

Kraftprocessen med natriumhydroxid och sulfit ger dessvärre flyktiga svavelhaltiga föreningar som förorenar atmosfären, och trots alla åtgärder som vidtagas för att undvika denna för- orening är den ofta mycket svår att förhindra på ett ekonomiskt acceptabelt sätt.

Undersökningar har visat att den nedbrytande reaktionen av cel- lulosa i alkaliskt medium beror på närvaron av en reducerande grupp vid änden av cellulosakedjan. På detta ställe åstadkommer det alkaliska angreppet en avskärning av kedjan ("peeling"-re- aktion, se Svensk Papperstidning, nr. 9, l5:e maj 1966, sid. 311). Tillsats av polysulfit eller oxiderande-reducerande före- ningar som orsakar reduktion av den terminala aldehydgruppen till en alkoholgrupp eller oxidation till karbonsyra, förhindrar nedbrytningsreaktionen.

Man har föreslagit att till natriumhydroxidkokluten istället för sulfit sätta sulfonerade derivat av antrakinon (se DDR- patentskriften 98549), men vid arbete på detta sätt kan föro- reningsproblemen icke dndvikas fullständigt. I den amerikanska patentskriften 4.012.280 föreslås tillsats till kokluten av ett icke-svavelhaltigt kinonderivat, exempelvis antrakinon, som icke medför några atmosfärsföroreningsproblem.

Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig att det är möjligt att erhålla fördelaktiga resultat genom att såsom till- sats i kokluten för lignocellulosamaterial införliva l,2,3,4- tetrahydro-9,l0-antracendiol. l,2,3,4-tetrahydro-9,lO-antracendiol är en känd förening som kan erhållas exempelvis genom katalytisk hydrogenering av antra- kinon (se SKITA, Ber., 1925, âå, sid. 2685 - 97).

Tillsats av l,2,3,4-tetrahydro-9,lO-antracendiol till koklut 7906410-1 vid natriumhydroxidkokprocessen gör det möjligt att erhålla massa med mekaniska egenskaper som är likartade med egenskaper- na hos Kraft-massa, med likartat utbyte och Kappa-värden.

Tillsats av denna förening till en koklut för Kraft-massapro- cessen (eller "sulfat" process) gör det möjligt att väsentligt sänka Kappa-indexvärdet för massan utan förändring av de meka- niska egenskaperna. Med identiska Kappa-värden kan man erhålla högre utbyten än de utbyten som erhållas med den såsom referens använda Kraft-massaprocessen (dvs. massa framställd med Kraft- massaprocessen utan någon tillsats). Under samma betingelser medför tillsats av antrakinon istället för l,2,3,4-tetrahydro- -9,10-antracendiol en massa med underlägsna mekaniska egenska- per.

Dessa resultat kan erhållas, ifråga om natriumhydroxidkokning med en mängd av natriumhydroxid mellan 10 och 25 viktprocent i förhållande till det torra vegetabiliska materialet samt för mängder av l,2,3,4-tetrahydro-9,10-antracendiol mellan 0,01 och procent samt företrädesvis mellan 0,05 och 2 procent, räk- nat på vikten av det torra vegetabiliska materialet, varvid viktmängdförhållandet koklut: torrt vegetabiliskt material är från 3 till 6 och koktemperaturen mellan l50° och 200°C. Den koklut som användes i detta fall utgöres av vattenlösningar in- nehållande 1,66 till 8,33 viktprocent natriumhydroxid och 0,00l66 till 1,66 procent samt i synnerhet 0,0083 till 0,33 viktprocent av l,2,3,4-tetrahydro-9,l0-antracendiol.

Vid Kraft-massakokning är andelen aktivt alkali (med aktivt alkali avses summan av Na0H + Na2S uttryckt i NaOH) mellan lO och 25 viktprocent natriumhydroxid i förhållande till det tor- ra vegetabiliska materialet, sulfiditeten (med sulfiditet avses viktprocenthalten av Na2S i förhållande till det aktiva alkalit) mellan 15 och 30 viktprocent av det aktiva alkalit, samt ande- len l,2,3,4-tetrahydro-9,10-antracendiol mellan 0,01 och 10 pro- cent, företrädesvis mellan 0,05 och 2 procent räknat på vikten av det torra vegetabiliska materialet, viktförhållandet koklut: _. _-._..._.........__..._ .... ..............._.-.._. 7906410-1 torrt vegetabiliskt material från 3 till 6 och temperaturen vid kokningen mellan 1500 och ZOOOC. Den koklut som användes i sådant fall utgöres av vattenlösningar med en halt av aktivt alkali från 1,66 till 8,33 viktprocent, en sulfiditet av 15 till viktprocent i förhållande till mängden aktivt alkali samt en halt av 0,00l66 till 1,66 procent, och företrädesvis 0,0083 till 0,33 procent, räknat på vikten, av l,2,3,4-tetra- hydro~9,lO-antracendiol.

Följande utföringsexempel åskådliggör uppfinningen utan att begränsa dennas omfång.

Exempel l Spån av havstall underkastas kokning i en natriumhydroxidlös- ning.

Följande kokningsbetingelser användes: (a) I konstanta parametrar: natriumhydroxidmängd: 22 viktprocent av mängden torrt I vegetabiliskt material, viktförhållande vätska/vegetabiliskt material: 4 kokningstemperatpr: l70°C, tid till kokningstemperaturen: 90 minuter, kokningstid: 90 minuter (b) variabla parametrar: arten och mängden av tillsatsmedel: försök utan tillsatsmedel (kontrollprov): mängden till- satsmedel O procent försök med 1,2,3,4-tetrahydro-9,lO-antracendiol såsom tillsatsmedel: mängden tillsatsmedel 0,1 procent, 0,5 procent, l pro- cent av vikten av det torra vegetabiliska materialet. försök med antrakinon såsom tillsatsmedel: mängden till- satsmedel 0,5 viktprocent av mängden torrt vegetabiliskt material. 7906410-1 Efter kokningen tvättades den erhållna massan, desintegrerades och klasserades på en sil med maskvidd 0,3 mm (sil av fabrika- tet Vewerk). Pâ massan bestämde man: råutbytet och utbytet av silad massa på den oblekta massan bestämde man Kappatalet enligt den franska normen NFT 12018 på kokvätskan bestämde man efter kokning: pH-värdet natriumhydroxidförbrukningen.

Resultaten av dessa bestämningar är sammanställda i tabell I.

I denna tabell angives likaledes, för jämförelse, de resultat som erhållits vid ett försök med den konventionella Kraft~ processen (dvs. utan tillsats).

Tabell _; Effekt av tillsats av l,2,3,4-tetrahydro~9,lO-antracendiol (4 HAD) till en natriumhydroxidkoklut. :kontroll 4 HAD %4 HAD É4 HAD referens antra- utan ; { konventio- kinon tillsats 0,1 % 'G,5 % | l % nell Kraft 0,5 % * I råutbyte 4 5o,o 46,5 É 44,9 § 45,2 44,9 46,8 i : i ; jïïïšïâgegtef 48,6 45,0 44,7 É 45,0! 44,7 46,2 I _ 1 Kappatal 1 1 i I kokvätskans pH ' ^ f efter kokning 12,4 12,4 12,4 ! 12,4: 11,8 12,3 I I förbrukad na~ 1 § triumhydroxid 15,8 16,7 17,8 | 18,0: 17,0 17,5 % av vedmängden I av effek- _ I tivtalkalil Det framgår att tillsats av l,2,3,4-tetrahydro-9,lO~antracendiol påskyndar delignifieringen och gör denna mer selektiv. Effekten är desto mer markerad ju större tillsatsmänqden är. Med 0,5 pro~ cent l,2,3,4-tetrahydro-9,lO-antracendiol blir kokningen med na- 7906410-1 6 triumhydroxid lika effektiv som den konventionella Kraftmassa- kokningen vad beträffar delignifieringen. l,2,3,4-tetrahydro-9,lO-antracendiol har i huvudsak samma ef- fekt som antrakinon.

De såsom jämförelse använda råa eller oblekta massorna och de som erhölls med tillsats av 0,5 procent tillsatsmedel (l,2,3,4- tetrahydro-9,lO-antracendiol eller antrakinon) till kokvätskan har malts på Jokro-kvarn och ark för fysikalisk provning med en vikt av cirka 70 gram/m2, har framställts på en Rapid Kothen- maskin. Följande mekaniska egenskaper har uppmätts hos arken: Slitlängd: norm AFNOR NFQ 03004 sprängindex: norm AFNOR NFQ 03014 rivindex: norm AFNOR NFQ 03011 vikstyrka: norm AFNOR NFQ 03001 de erhållna resultaten är sammanställda i tabell II.

Tabell II Mekaniska egenskaper hos rå massa raffinerad vid 400 SR (Schopper Riegler) kontroll É4 HAD antrakinon jämförelse utan 20,5 % 0,5 % i Kraft- tillsats ! ~ massa KI = 87,7 %KI = 32 KI = 32,2 KI = 31,7 utbyte=50% futbyte=44,9% utbyte=46,8% utbyte=44,9% slitiänga, m 4570 5 s73o 7230 I 7130 vikstyrka 230 1123 945 - 1854 sprängindex 2,81 4,72 5,07 5,71 rivindex 1009 844 I 813 904 Det framgår att de mekaniska egenskaperna och sålunda kvaliteten hos den genom kokning i natriumhydroxid i närvaro av 0,5 procent av l,2,3,4-tetrahydro-9,l0-antracendiol erhållna råa massan var mycket nära egenskaperna hos den konventionella Kraftmassan. 7906410- 1 Exemgel 2 Spån av havstall underkastas kokning i autoklav med natriumhy- droxid-sulfitlut (Kraftmassakokning) under följande betingelser: (a) konstanta parametrar: mängden aktivt alkali: 22 viktprocent av mängden torrt vegetabiliskt material sulfiditet: 25 procent av mängden aktivt alkali, viktförhållande vätska/vegetabiliskt material: 4 koktemperatur: l70°C tid till uppnående av koktemperaturen: 90 minuter koktid: 120 minuter (b) variabla parametrar arten och mängden av tillsatsmedel: försök utan tillsatsmedel (kontrollförsök): tillsats- mängden 0 procent. försök med l,2,3,4-tetrahydro-9,10-antracendiol såsom tillsats mängden tillsatsmedel 0,1 procent, 0,5 procent, l pro~ cent av vikten av det torra vegetabiliska materialet. försök med antrakinon såsom tillsats: mängden tillsatsmedel 0,5 viktprocent av det torra vege- tabiliska materialet.

Efter kokning genomfördes de i exempel l angivna operationerna och bestämningarna på massaproverna och koklutarna. Resultaten är sammanställda i tabellerna III och IV. 7906410-1 Tabell 31; Effekt av tillsats av 1,2,3,4-tetrahydro~9,lO-antracendiol (4 HAD) till Kraftkoklut konttoll sul- É 4 HAD. 4 HAD 4 HAD- antra- § fatlut utan kínon tillsats 0,1 % 0,5 % l % 0,5 % .nåutbyte % ' 44,9 44,9 44,3 44,6 44,0 malet, utbyte % 44,7 44,7 44,2 44,5 43,8 Kappatal (KI) 31,7 ' 26,7 25,0 21,6 24,3 tkoklutens pa 11,8 11,7 11,s 11,8 12,1 förbrukad mängd effektivt alkali, 17,0 17,3 l7,6 18,9 l7,4 % av veden Tabell IV Mekaniska egenskaper hos rå massa raffinerad vid 400 SR É - kontroll 4 HAD antra- Ü ' 0,5 % kinon ¿ 0,5 % , 1 KI = 31,7 KI = 25 KI = 24,3, 1 utbyte=44,9% utbyte=44,3% utbvte=44ä fslitiänga, m 7130 7140 5850 E Évikstyrka 1854 1345 985 l :spränginaex 5,71 5,79 4,48; ïrivinaex 504 ass sos ' Det framgår att tillsats av 1,2,3,4-tetrahydro~9,lO-antracen- diol (4 HAD) ökar hastigheten och selektiviteten av delignifi- eringen vid Kraftmassakokning. Vid de arbetsbetingelser som an- vändas påvisas denna effekt genom en minskning av Kappatalet hos massan utan minskning av utbytet vid kokningen när mängden tillsatsmedel ökas.

Tillsats av 0,5 procent tillsatsmedel möjliggör en sänkning av Kappatalet hos Kraftmassa från havstall från 32 till 24 - 25. 7906410-1 Tillsats av l , 2 , 3 , é-tetrahydro-Q , lO-antracendiol är me: gjnn- sam än tillsats av antrakinon, vilket, såsom framgår av de me- kaniska egenskaperna hos den råa massan, åstadkommer en för- hållandevis stark försämring eller nedbrytning av cellulosan. . .__ _ _ ...ía-w-*ï-q-v-w-ww--fl--f- -

Claims (1)

1. 7906410-1 'O PATENTKRJÄ/ Förfarande för kokning av lignocellulosamaterial genom upphettning av materialet till 150 - 200°C i en koklut innehållande natriumhydroxid och eventuellt alkalimetall- sulfid, k ä n n e t e c k n'a t d ä r a v, att den an- vända kokluten innehåller 0,01 - lO viktprocent l,2,3, 4~tetrahydro-9,lO-antracendiol räknad på mängden torrt vegetabiliskt material. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att kokluten innehåller 0,05 - 2 viktprocent l,2,3,4-tetrahydro-9,l0-antracendiol räknat på mängden torrt vegetabiliskt material. Förfarande enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t d ä r a v, att kokluten icke innehåller (är fri från) alkalimetallsulfid samt innehåller 10 - 25 viktprocent natriumhydroxid räknad på mängden torrt vegetabiliskt material, varvid viktförhållandet koklut: torrt vegetabiliskt material är från 3 till 6. Förfarande enligt något av patentkraven l eller 2, k ä n- n e t e c k n a t d ä r a v, att kokluten innehåller alkalimetallsulfid och innehåller en mängd aktivt alkali av lO ~ 25 viktprocent i förhållande till mängden torrt vegetabiliskt material samt uppvisar en sulfiditet av 15 - 30 viktprocent av mängden aktivt alkali, varvid viktförhållandet koklut: torrt vegetabiliskt material är från 3 till 6.