SE458209B - Saett att reducera miljoeskadliga klorfenolfoereningar vid klorblekning av cellulosamassa - Google Patents

Description

458 209 10 15 20 25 30 Detta uppnås enligt föreliggande uppfinning genom att vidta en kombination av följande åtgärder:_ a) att klorblekningen utföres 1 ett första klorsteg och ett andra klorsteg med ett mellanliggande tvättsteg, men utan något mel- lanliggande alkalisteg, och bl att klorsatsningen fördelas så att det i första klorsteget tillföres högst 0.14xK, företrädesvis (0.06-0.12)xK, räknat som % aktivt klor på torr vältvättad massa, där K är den in- gående massans kappatal, varvid den resterande kloren av ett normalt totalt klorbehov tillföres i det andra klorsteget.

Enligt en föredragen utföringsform utföres de två klorstegen under en total tid av högst 90 minuter, företrädesvis nellan 10 och 60 minuter, varvid tiden för det första klorsteget är väsentligt kortare än tiden för det andra klorsteget. Lämpligen utföres det första klorsteget under en tid av högst tio minuter, företrädesvis mellan 1 och 4 minuter. Processbetingelserna i det första klorste- get anpassas lämpligen på sådant sätt att utgående massa innehål- ler en relativt låg halt restklor.

Enligt en särskilt föredragen utföringsform av uppfinningen uppde- las klorsatsningen i varje klorsteg i minst två klordelar, vilka tillföres massan vid skilda efter varandra belägna ställen av mas- sans flödesväg.

Blekningen utföres lämpligen på en massa med en koncentration av 2-14%, företrädesvis 3.5-12%, varvid temperaturen under blekningen hånas inom intel-vana: 1o°-1o°c, företrädesvis 3o°-ao°.

Sättet enligt uppfinningen medför, att väsentligt mindre mängder klorerade fenolföreningar bildas såväl i effluenterna från klor- stegen som i avluten från ett konventionellt efterföljande alkali- steget. Detta resultat har följaktligen en positiv effekt på mil- jön och uppnås genom de enligt uppfinningen föreslagna kombinerade åtgärderna, som allmänt omfattar klorering i två steg med en mel- 10 20 25 30 458 209 lanliggande tvättningsoperation samt en kontrollerad, låg klor- satsning i det första klorsteget. Tvättningsoperationen avlägsnar från massan utlösta organiska ämnen. Dessa ämnen bidrar direkt och även indirekt genom autokatalys till att klorerade fenolföreningar bildas och följer med effluenten från ett konventionellt och tids- mässigt långt klorsteg. Dessutom minskas mängden klorerade fenol- föreningar, främst guaiakoler, som utlöses från massan i alkali- steget, som processmässigt är beläget efter det andra klorsteget.

Detta torde bero på att tvättningen bl.a. minskar mängden kata- lyserande ämnen, främst de av kinonstruktur, i massan. Det första klorsteget avbrytes således genom tvättsteget, som inledes efter det att den initiala snabba reaktionen mellan klor och massa ägt rum, men innan mängden utlösta klorkatekoler börjar öka. vid nor- mal klorering i ett steg erhålles en linjär ökning av mängden klo- rerade fenolföreningar med blektiden. Mängden klorerade fenoler beror även på pH under blekningen, i det att högre pH; som åstad- kommes genom tillsats av alkali till massan, ger lägre halter klo- rerade fenolföreningar vid samma blektid.

Bildningen av klorkatekoler passerar ett högsta värde efter en kort kloreringstid, men det har visat sig att den stora ökningen av mängden klorkatekoler endast uppträder vid en relativt hög klorsatsning i första klorsteget. Genom att i enlighet med före- liggande uppfinning utföra det första steget med låg klorsatsning, dvs under 0.14xK, och företrädesvis inom intervallet 0.06xK-0.l2xK, regleras bildningen av klorkatekoler till en låg nivå.

Bildningen av klorguaiakoler i alkalisteget är i huvudsak propor- tionell mot klorsatsningen i det första klorsteget. Genom att där- för i enlighet med föreliggande uppfinning hålla en låg klorsats- ning i det första klorsteget, som följes av ett tvättsteg, uppnås en lägre total ängd av klorguaiakoler.

Sättet enligt uppfinningen kan resultera i en reduktion av omkring 458 10 15 20 25 30 209 50% av mängden klorkatekoler i effluenterna från kloreringen och mängden klorguaiakoler kan bli okring 30% lägre i avluten från alkalisteget i jämförelse med konventionell klorering i ett enda klorsteg, som i övrigt är lika med avseende på total klorsatsning och total kl oreringsti d.

En ytterligare väsentlig fördel, som uppnås med sättet enligt upp- finningen, är att massans egenskaper förbättras. Det har således vid jämförande försök visat sig, att massans viskositet efter två- stegskloreringen ökade med omkring 25% i jämförelse med ett enda klorsteg. Sättet enligt uppfinningen resulterar följaktligen i en lägre nedbrytning av cellulosan och ett bättre utbyte erhålles därför. Dessutom har det visat sig, att sättet enligt uppfinningen ger en massa, som efter alkalisteget har ett kappatal, som är om- kring 20% lägre än jämförelseförsöket utan mellanliggande tvätt- steg. Sättet enligt uppfinningen ger följaktligen en effektivare delignifiering av massan, vilket i sin tur underlättar den efter- följande blekningsprocessen så att kostnaden för kemikalier och utrustning kan minskas.

Uppfinningen belyses ytterligare i det följande med hänvisning till ritningen, som visar ett flödesschema för en bleksekvens en- ligt uppfinningen, samt genom följande exempel.

Exempel En sulfatmassa med kappatal 30 och en koncentration av 3.5% be- handlades i två separata klorsteg med ett klorhaltigt blekmedel bestående av en blandning av klor och klordioxid, varvid klor- dioxidandelen var 15% räknat som aktiv klor. Den totala satsningen blekmedel uppgick till 0.22xK, dvs 0.22x30 = 6.6% aktiv klor räk- nat på torr vältvättad massa, motsvarande 66 kg aktiv klor per ton massa. Satsningen av blekmedlet fördelades så att den i första klorsteget var 0.l0xK och i det andra klorsteget 0.l2xK aktiv klor räknat i % av torr vältvättad massa. Av denna satsning fördelades 10 15 458 209 såiedes kiortiiiförseln så att den i första kiorsteget var 0.085xK och i det andra kïorsteget 0.102xK aktiv kior räknat i % av torr väïtvättad massa. Efter 1 minut avbröts kiorens inverkan på massan i det första kiorsteget genom ett tvättsteg, som omfattade tvätt- ning med färskt vatten och utfördes genom upprepade spädningar och förtjockningar av massan. Efter denna tvättning underkastades mas- san direkt det andra kiorsteget, som ägde rum under en tid av 60 minuter. Temperaturen var i båda kiorstegen 25°C. Därefter tvätta- des massan för att sedan behandïas med aikaii i en mängd av 30 kg Na0H per ton torr massa. Massans pH i båda kiorstegen var 1.8. En undersökning av effïuenterna från de två kiorstegen visade, att den totaia mängden klorerade fenoiföreningar i effiuenterna mins- kade med omkring 50% och mängden kiorerade fenoiföreningar i av1u- ten från aikaiisteget minskade med omkring 30% jämfört med en sam- tidig referensbiekning i ett steg, som i övrigt var iika med avse- ende på total kioreringstid och totai kiormängd.

Anaïysen av kiorfenoierna vid de utförda försöken redovisas i föl- jande tabe11. 458 209 Tabe11 K1orer1ngar (C) utförda vid 3.5% massakoncentration vid 25°c.

Aïkaïisteg (E) utförda vid 10% massakoncentration vid 60°C och med 3% Na0H. 5 Sats aktiv klor: Referens = 0.21xK; Cl = 0.10xK; C2 = 0.12xK.

FE = klorfencl, KA = kiorkatekoï, GU = klorguaiakoi, VA = klorvanilïin.

Koncentration av kïorfenoler ifzg/ï.

Kïorering i två steg. 10 Referens Meïïanïiggande tvätt efter 1 minut för C1 Förening C E C1 C2 C1+C2 E 2,4-di-FE 150 231 22 179 2,4,6-tri-FE 76 280 13 240 15 Summa 226 511 35 5 40 419 4,5-di-KA 178 62 86 23 40 3,4-di-KA 194 5 10 3,4,5-tri-KA 481 17 291 45 6 3,4,5,6-tertiär-KA 424 13 86 22 20 Summa 1277 92 468 100 568 46 4,5-di-GU S12 303 3,4,5-tri-GU 870 704 3,4,6-tri-GU 102 62 4,5,6-tri-GU 166 110 25 3,4,5,5-tertiär-GU 307 238 Summa 1957 1417 6-VA 82 1113 46 42 736 -5,6-di-VA 19 342 28 229 Summa 101 1455 74 42 116 965 30 Totaït 1604 4015 724 2847 10 15 20 25 g4ss 209 Det visade flödesschemat innehåller i enlighet med föreliggande uppfinning två separata klorsteg 1 och 2 och ett mellanliggande tvättsteg. Från ett lagringstorn matas massan till klorsteg 1 via en klormixer, vilket klorsteg 1 sker i en kloreringsreaktor. Klo- reringen av massan inledes således redan vid klorsatsningen i klormixern. Alternativt kan den första kloreringsreaktorn ersättas av en rörförbindelse av lämplig längd mellan den första klormixern och tvättanordningen, varvid den i klormixern påbörjade klorering- en fortsätter då massan pumpas genom denna rörförbindelse. Vidare kan tvâttanordningen bestå av ett eller flera tvättfilter eller diffusörer.

Alkalisteget kan utföras i närvaro av syrgas eller peroxid och kan följas av ytterligare konventionella bleksteg, som användes efter en förklorering.

Enligt en ytterligare särskilt fördelaktig utföringsform av upp- finningen uppdelas klorsatsningen i varje klorsteg i minst två klordelar, vilka tillföres massan vid skilda efter varandra beläg- na ställen av massans flödesväg. Dessa ställen kan representeras av ett motsvarande antal klormixrar, som anordnas på lämpligt av- stånd efter varandra så att tillräcklig uppehållstid erhålles för massan mellan två klormixrar för att en väsentlig mängd av den satsade klordelen ifråga skall hinna reagera med ligninet. Alter- nativt görs en sådan uppdelning av en klorsatsning endast för det första klorsteget. Genom att uppdela den första eller båda klor- satsningarna i två eller flera klordelar uppnår man en ytterligare minskning av klorfenolerna i effluenterna från klorstegen och alkalisteget.

Claims (11)

458 209 10 15 20 25 PATENTKRAV

1. Sätt att vid blekning av fiberhaltig cellulosamassa medelst klor reducera miljöskadliga klorfenolföreningar, som normalt bil- das under kloreringen, varvid klorblekningen utföres eventuellt i närvaro av klordioxid, k ä n n e t e c k n a t a v kombina- tionen a) att kl orblekningen utföres i ett forsta klorsteg och ett andra _klorsteg med ett mellanliggande tvättsteg, men utan något mel- lanliggande alkalisteg, och att klorsatsningen fördelas så att det i första klorsteget tillföres högst 0.14xK, företrädesvis (0.06-0.12)xK, räknat som % aktiv klor på torr vältvättad massa, där K är den ingå- ende massans kappatal, varvid den resterande kloren av ett nor- malt totalt klorbehov tillföres i det andra klorsteget. b)

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att de två klorstegen utföres under en total tid av högst 90 minuter, fö- reträdesvis mellan 10 och 60 minuter, och att tiden för det första klorsteget är väsentligt kortare än tiden för det andra klorste- get.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att det första klorsteget utföres under en tid av högst tio minu- ter, företrädesvis mellan 1 och 4 minuter.

4. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t a v att processbetingelserna i det första klorsteget an- passas så att utgående massa innehåller en relativt låg halt rest- klor.

5. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t a v att klorsatsningen i varje klorsteg uppdelas i minst två klordelar, vilka tillföras massan vid skilda efter varandra belägna ställen av massans flödesväg. 10 15 458 2Û9

6. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t a v att blekningen utföres på en massa med en koncentra- tion av 2-14%, företrädesvis 3.5-12%.

7. Sätt enligt krav 1 e11er 2, k ä n n e t e c k n a t a v att temperaturen under bïekningen hå11es inom intervaïïet 1o°-1o°c, företrädesvis 3o°-so°c.

8. Sätt enïígt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t a v att en de1 av den tiïl klorstegen tiHförda aktiva k1oren tiïïsättes som klordíoxíd, varvid kïoren och k1ordíoxiden tiïlföres endera i bïandning e11er i godtyckïíg sekvens.

9. Sätt enïigt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t a v att det andra kïorsteget föïjes av ett aïkaïisteg.

10. Sätt enïigt krav 9, k ä n n e t e c k n a t a v att aïka- ïisteget utföres i närvaro av syrgas eI1er peroxid.

11. Sätt en1igt krav 9 e11er 10, k ä n n e t e c k n a t a v att efter a1ka1isteget sïutbïekes massan på konventioneïlt sätt. 1988-06-21 (90) 443H