SE452483B - Forfarande for delignifiering av sulfatmassa - Google Patents

Description

*452 485 resulterar i högre massautbyte vid sulfatkokning, tack vare kolhydratstabilisering. Vid tillsats av polysulfid vid kokning sker de kolhydratstabiliserande reaktionerna under kokets ini- tialskede (initialfas eller impregneringsfas), dvs innan maxi- mal koktemperatur uppnåtts. På grund av polysulfidernas insta- bilitet förekommer sulfiden i kokvätskan inte längre i form av polysulfid vid kokets slut utan som monosulfid, dvs sulfid- och vätesulfidjoner. Syftet med att använda polysulfid på detta sätt är just att åstadkomma förhöjt kolhydratutbyte.

Enligt föreliggande uppfinning utnyttjas polysulfid för att åstadkomma ytterligare delignifiering av sulfatkokad massa och på ett sätt som motverkar reversion av polysulfid till monosulfid. ' Genom svenska patentskriften 375 566 är det även känt att använda polysulfid som tillsats i själva oxygenreaktorn vid oxygenblekning för att minska cellulosans depolymerisation.

Detta har dock visat sig ej fungera väl i praktiken.

Normalt används vitlut som alkalikälla vid oxygenblek- ning. Enligt gängse förfarande oxideras vitluten innan den tillsätts massan vid oxygenblekning för att överföra sulfid till tiosulfat. Det är välkänt att närvaro av sulfidjoner un- der oxygenblekningen påverkar förhållandet mellan lignin- och kolhydratutlösning negativt. Detta yttrar sig som sänkt visko- sitet hos massan.

Det har även föreslagits genom A G Kirkman, E K Andrews, H M Chang, AIChE Annual Meeting, Los Angeles, november 1982, att effektivisera oxygenblekningen genom förbehandling av sul- fatmassan med grönlut. Grönlut innehåller främst natriumsulfid och natriumkarbonat och halten av polysulfid är försumbar. Ändamålet med det uppfinningsenliga förfarandet är att uppnå lägre ligninhalt än normalt med bibehållen hög massavis- kositet före blekning med klorkemikalier. Förfarandet utmärker sig i huvudsak av att massan efter kokning behandlas vid en temperatur mellan 100 och l60°C med en lösning innehållande 0,2 - 0,6 mol/l effektivt alkali, 0,5 - 5 viktsprocent svavel av massans vikt i form av polysulfid, dvs Na2Sx, där x är 2 eller högre, och i närvaro av en stabilisator för polysulfid. 452 483 L) Behandlingen kan med fördel kombineras med oxygenblek- ning, vilket resulterar i en fördelaktigt låg ligninhalt före klorblekning. Uppfinningen gör det möjligt att vid framställ- ning av blekt massa sänka massans ligninhalt före blekning med klorkemikalier till en lägre nivå än vad som är möjligt med konventionell sulfatkokningsteknik utan att viskositeten blir för låg. Behandling av sulfatmassa med alkalisk polysulfid en- ligt uppfinningen före oxygenblekning gör det möjligt att ef- ter oxygenblekningen uppnå lägre ligninhalt än normalt vid bi- behållen massakvalitet. Polysulfidbehandlingen medför att mas- sans ligninhalt sänks med ca 25%. Vid efterföljande oxygen- blekning kan ligninhalten sänkas ytterligare ca 50%.

Genom att enligt uppfinningen utföra polysulfidbehand- lingen i ett nytt skede av tillverkningsprocessen för sulfat- massa, nämligen efter kokningen men före oxygenblekningen, och genom tillsats av stabilisator för polysulfiden, har det visat sig möjligt att uppnå en selektiv delignifiering, dvs en god utlösning av lignin men en väsentligt reducerad utlösning och nedbrytning av kolhydrater.

Såsom stabiliserande substans används magnesiumsalter, t ex magnesiumsulfat, eller komplexbildare, t ex etylendiamin- tetraättiksyra (EDTA).

Vid sulfatmassaframställning i kontinuerligt arbetande kokare är det möjligt att införa polysulfidbehandlingen utan komplettering med separat reaktor. I kontinuerligt arbetande kokare med tvättzon råder i tvättzonen sådana betingelser be- träffande temperatur, uppehållstid och vätskemodul som är gynnsamma för polysulfidbehandlingen. Behandlingen kan i en sådan kokare utföras genom att till tvättvätskan som leds till tvättzonen tillsätta alkali, polysulfid och stabilisator.

Vid sulfatmassaframställning i satsvis arbetande kokare kan den uppfinningsenliga polysulfidbehandlingen utföras i samband med massatvätten. I detta fall måste processutrust- ningen kompletteras med ett reaktionskärl för polysulfidbe- handlingen.

En annan möjlighet är att vid kokets slut förtränga svartluten ur den satsvis arbetande kokaren med polysulfidlös- ning och därefter utnyttja kokaren för att genomföra polysul- fidbehandlingen. 452 483 Polysulfidbehandlingen kan även utnyttjas för att öka ka- paciteten i ett befintligt kokeri. Koket avbryts då vid ett högre kappatal än normalt, dvs efter kortare koktid än nor- malt, och fortsatt delignifiering görs med polysulfidlösning.

Detta kan utnyttjas oavsett om massan skall blekas eller ej. 2 För maximalt utnyttjande av kemikalierna som tillförs för polysulfidbehandlingen kan de återföreas till det ordinarie kemikalieåtervinningssystemet via kokningen, varigenom belast- ningen på detta system minskar. Det innebär att filtrat från tvätt av massan efter polysulfidbehandlingen satsas tillsam- mans med vitlut vid kokets start. Vid polysulfidbehandling i tvättzonen i en kontinuerligt arbetande kokare krävs att av- draget av polysulfidlösning från kokaren är skilt från svart- lutsavdraget.

För att ytterligare förtydliga uppfinningen anges nedan ett antal utföringsexempel utförda i laboratorieskala. I samt- liga exempel har kappatals- och viskositetsbestämningarna ut- förts enligt SCAN-test .

Exempel 1 Behandlingen utfördes i en autoklav innehållande 8 g torr tallsulfatmassa med kappatal 45,3 och 100 ml av en vattenlös- 20, 39,5 mg och 0,24 g svavel. Autoklaven roterades i 1 timme vid en ning, som innehöll 1,6 g Na0H, 3,2 g Na2S x 9 H MgSO4 temperatur av l35°C. Den på detta sätt behandlade massan hade kappatal 28,2 och viskositet 1208 dma/kg.

Exempel 2 _ En tallsulfatmassa med kappatal 32 och viskositet 1177 anF/xg behandlades enligt följande. a) Tvätt med syra följt av polysulfidbehandling: 8 g massa enligt ovan suspenderades i 1,5 l vatten. Under omrörning tillsattes 40 ml ättiksyra. Efter 5 min. tvätta- des massan på filter med vatten till pH 5,5 hos filtratet.

Massan satsades därefter i en autoklav tillsammans med 100 ml vattenlösning innehållande 20 g NaOH, 4,0 g Na S x 2 9H2O och 0,5 g svavel. Autoklaven roterades 0,5 h vid 452 483 2.1 12000. Den erhållna massan hade kappatal 22,7 och viskosi- tet 1075 dm3/kg. b) Polysulfidbehandling utan föregående tvätt med syra: 8 g av massan med kappatal 32 enligt ovan satsades i en autoklav tillsammans med 100 ml vattenlösning innehållande 2,0 g Na0H, 4,0 g Na2S x 9 H20 och 0,5 g svavel. Autoklaven roterades 0,5 h vid 120°C. Den erhållna massan hade kappa- tal 26,7 och viskositet 1067 dm3/kg.

Exemgel 3 Polysulfidextration av tallsulfatmassa med kappatal 32, viskositet 1177 dm3/kg.

En autoklav innehållande 8 g massa och 100 ml av en vat- tenlösning innehållande 2,4 g Na0H, 4,8 g Na2S x 9 H20, 0,4 g svavel och 24 mg etylendiamintetraättiksyra (EDTA) roterades 1 h vid l20°C. Den erhållna massan hade kappatal 23,2 och vis- keeitet 1001 dm3/kg.

EXGTIIEGI 4 Polysulfidextraktion av björksulfatmassa med kappatal 14,5, viskositet 1333 dm3/kg.

En autoklav innehållande 8 g massa och 100 ml av en vat- tenlösning innehållande 2,0 g Na0H, 4,0 g Na2S x 9 H20, 0,32 g svavel och 39,5 mg MgSO4 roterades 20 min. vid l20°C. Den be- handlade massan uppvisade kappatal 10,9 och viskositet 1298 am3/kg.

Exemgel 5 En tallsulfatmassa med kappatal 30,9 och viskositet 1130 dm3/kg behandlades enligt följande: a) Polysulfidbehandling: 50 g massa enligt ovan satsades i en autoklav tillsammans med 625 ml vattenlösning innehållande 10,0 g NaOH, 20 g Na2S x 9 H20, 0,25 g MgSO4 och 2,0 g svavel. Autoklaven g roterades i l h vid 120 °C. Efter behandlingen var massans kappatal 23,9 och viskositeten 1124 dm3/kg. 452 483 b) Oxygenblekning: '50 g massa behandlad enkligt a) satsades i en indirekt upp- värmd autoklav försedd med ømrörning tillsammans med 150 ml vattenlösning innhållande 0,8 g NaOH och 0,25 g MgSO4. Mas- san behandlades i autoklaven 1 h vid 90°C under ett oxygen- dtryck av 8 bar. Den så behandlade massan 'hade kappatal 11,9 och viskositet 915 am3/kg.

Claims (10)

452 483 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av oblekt eller blekt sulfatmassa, varvid en kemisk cellulosamassa efter kokningen men före eventuell efterföljande blekning delignifieras med en alkalisk polysulfidlösning, k ä n n e t e c k n a t av att massan efter kokning behandlas vid en temperatur mellan 100 och 160°C med en lösning innehållande 0,2 - 0,6 mol/l effek- tivt alkali, 0,5 - 5 viktsprocent svavel av massans vikt i form av polysulfid, dvs Na2Sx där x är 2 eller högre, och i närvaro av en stabilisator för polysulfid.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t fav att som stabilisator för polysulfid används magnesi- umsalter, exempelvis magnesiumsulfat.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t av att att som stabilisator för polysulfid används kom- plexbildande substanser, företrädesvis etylendiamnitetraättik- syra (EDTA).

4. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a t av att behandlingen utföres vid en massakoncentration av ca 3 - 40 viktsprocent, företrädesvis 8-15 viktsprocent.

5. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e o k - n a t av att behandlingstiden är 10 min. - 4 tim., företrä- desvis 20-60 min.

6. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att polysulfidbehandlingen föregås av en tvättning med syra.

7. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t av att behandlingen utföres i samband med massans tvättning i tvättzonen i en kontinuerligt arbetande kokare.

8. Förfarande enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t av att behandlingen utföres i en satsvis arbetande ko- kare i direkt anslutning till koket genom att den utnyttjade kokluten före behandlingen förträngs med polysulfídlösningen.

9. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a t av att polysulfidlösningen efter polysulfidbehandlingen återföres till kokningen. 452 483

10. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e - t e c k n a t av att vid efterföljande blekning används kvä- vedioxid, ozon, oxygen, klor, klordioxid, hypoklorit eller natriumhydroxid .