SE460202B - Saett vid behandling av ett material med en gas i en vaetska - Google Patents

Description

460 2Û2 Q; stånd. Pappersfibrerna frigöres från varandra i suspensionen och svävar fritt och suspensionen får i detta tillstånd egen- skaper som mycket liknar en vätskas. Den våldsamma turbulensen gör att om oxygen eller annan gas tillföres en massasuspension i detta tillstånd så kommer denna gas att fördelas mycket jämnt i hela suspensionen i form av mycket små bubblor. När sedan suspensionen strömmat ut ur medelkoncentrationsmixern och ej längre utsättes för mekanisk omblandning återtar den det till- stånd den hade före mixern, d v s fibrerna griper tag i varand- ra och skapar ett relativt fast nätverk. Detta nätverk förmår hålla fast de gasbubblor som bildats tills de nödvändiga reak- tionerna har skett.

Oxygenförstärkt alkaliextraktion, vilket innebär oxygen- tillsats i blekeriets alkaliextraktionssteg, har sedan genom- brottet för ca sex år sedan visat en mycket stark utveckling.

Avsevärda kostnadsbesparingar erhålles till en mycket låg in- vesteringskostnad. I s k filterblekerier där massan transporte- ras i rörledningar till nästkommande bleksteg vid en massakon- centration av 8-12% har det varit lätt att tillämpa denna tek- nik, eftersom en medelkoncentrationsmixer lätt kan installeras i rörledningar.

I s k förträngningsblektorn är emellertid situationen en helt annan. I dessa sker transporten av pappersmassasuspension- en nedifrån och uppåt alltmedan massan utsättes för olika blek- kemikalier. De olika blekstegen utföres alltså i ett och samma blektorn och de olika blekstegen åstadkommes genom att en blek- ningskemikalie förtränger och ersätter en annan blekningskemi- kalie. Detta åstadkommas med hjälp av avdragssilar och roteran- de fördelningsstycken i de s k dynamiska zonerna belägna i övergången mellan de olika blekstegen. I denna typ av blektorn är det mycket viktigt att massasuspensionen rör sig i s k "plug-flow" och all form Det av omrörning i massasuspensionen stör kraftigt funktionen. är alltså omöjligt att använda samma ' teknik för tillförsel av gas till pappersmassan som för filter- blekerier. För att kunna införa tekniken med oxygenförstärkt alkalíextraktion i denna typ av blekerier har man därför varit ~ 460 202 hänvisad till att använda vätskeströmmen av ingående extrak- tionsvätska som bärare av oxygenet. Gasen kan tillföras vätskan genom hål i ett perforerat rör i vätskeströmmen. vätskan kan också strömma genom ett rör av sintrad metall genom vars porer oxygenet tillföres. En förutsättning för att dessa metoder skall fungera är dock att de mycket små oxygenbubblor som ini- tialt bildas, ej slås samman till större bubblor och att de håller sig svävande i vätskan huvudsakligen i sin ursprungliga storlek ända tills vätskan kommer i kontakt med pappersmassan inne i förträngningsblektornet.

Från den punkt där oxygenet tillföres strömmar extrak- tionsvätskan vertikalt nedåt i ett centralrör från blektornets topp ned till extraktionsstegets fördelningsmunstycken. Genom dessa fördelas extraktionsvätska i pappersmassan.

Från t ex avloppsvattenbehandling vet man att denna typ av vätsketransport är mycket olämplig för att undvika att oxygen- bubblorna slår sig samman till större bubblor. De bildade oxy- genbubblorna måste därför stabiliseras t ex med hjälp av yt- spänningsnedsättande och/eller viskositetsförhöjande föreningar närvarande i extraktionsvätskan.

I ett förträngningsblektorn sker en omfattande recirkula- tion av olika blekkemikalier, vilket även betyder att en del av den i ett bleksteg utlösta organiska substansen återföres. I alkaliextraktionssteget kommer på detta sätt exempelvis harts- syror att återfinnas i den extraktionsvätska som tillföres alkaliextraktionssteget.

Vid det höga pH-värdet som råder i vätskan, bildar harts- syrorna motsvarande lösta natriumsalt enligt nedanstående jäm- vikt: Rcoon + Neon :Rcoo- + Na* + flzo Dessa hartssyrhalter har ytaktiva-egenskaper. vätskan får skumninqsegenskaper, som gör att tillförda gasbubblor kan sta- bíliseras. Normalt finns alltså ämnen i extraktionsvätskan som 460 202 möjliggör att tillförd oxygen kan hålla sig svävande i form av små bubblor ända tills vätskan transporteras in till pappers- massasuspensionen.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett sätt att öka den mängd gas, som kan kvarhållas i en vätska och transporteras med denna.

Dessa syften ernâs enligt uppfinningen genom att man ökar vätskans förmåga att kvarhålla gasen genom inaktivering och/eller avlägsning av joner i vätskan, som försvårar eller hindrar närvarande skumbildande medel att bilda skum.

Fördelaktiga utföringsformer framgår av de beroende kra- ven.

Uppfinníngen belyses ytterligare med hjälp av bifogad ritning, på vilken fig. l visar skumnedbrytning som funktion av tid för T-lut och U-lut, före och efter centrifugering med bordscentrifug, fig. 2 visar skumnedbrytning som funktion av tid för lutar från A, U och T, fig. 3 visar skumnedbrytning som funktion av tid för samma lutar som i fig. 2-med tillsats av EDTA, fig. 4 visar skumnedbrytning som funktion av tid för T-lut med olika grader av koncentrering, Éig¿â visar skumnedbrytning som funktion av tid för T-lut, före och efter pH-justering och EDTA-tillsats, fig. 6 visar skumnedbrytning som funktion av tid för T-lut och U-lut före och efter ultracentrifugering.

Det har visat sig, att vissa förträngningsblektorn, där oxygen tillföres alkaliextraktionssteget, fungerar dåligt.

Förhållandevis små oxygenmängder kan tillföras innan driftstör~ ningar uppstår inne i blektornet.

Av tabell l framgår några karaktäristiska egenskaper för extraktionsvätska från tre bruk, betecknade A, U och T. Luten från bruk T kan endast uppta relativt små mängder oxygen, medan lutarna från bruken A och U har väsentligt större förmåga att kunna uppta och transportera oxygen. ß 460 202 5 Tabell 1 Fabrik A U T Egenskag Torrhalt (%) av provet 1,1 1,2 0,8 Extrakthalt (%) av provet 0,013 0,010 0,006 Extrakthalt (%) av torrhalt 1,2 0,8 0,7 Halt av kalciumjoner (mg/1) 68 30 15 pH 11,2 12,7 12,7 Klasonlignin (%) 1,0 1,3 0,7 Syralösligt lignin (%) 3,0 3,6 2,8 Kloridjonhalt (mmol/1) 44 59 26 Orsaken till att driftstörningar uppstår i blektornet i fabrik T är, att extraktionsvätskan saknar de nödvändiga skum- ningsegenskaperna. Större oxygentillsatser ger gasansamlingar i rörledníngar e d. När gasbubblorna blir tillräckligt stora, följer de med extraktionsvätskan in i tornet. Följden blir en mycket ojämn och intermittent tillförsel av oxygen, vilket orsakar störningar inne i tornet.

Pig. 1 visar skumstabilitet för lutar från fabrik T och från fabrik U. Lut från den senare fabriken har utmärkt skum- stabilitet och kan uppta för sitt ändamål tillräckligt stor mängd oxygen, medan luten från T har dålig skumstabilitet och uppvisar otillräcklig förmåga att uppta och transportera oxy- gen. Av figuren framgår, att man med enkla skumtester kan mäta signifikanta skillnader i proven korrelerade till det aktuella problemet. En osäkerhet var, att surhetsgraden mellan proven var mycket olika, dvs pH 7 för lut från U och pH 13 för lut från T. Ändring av pH för luten från U till pH 13 förändrade emellertid ej skumsrahiliteten.

Figur 2'visar skumnedhrytníng som funktion av tid för lutar från fabrikerna A, U och T. Luten från fabriken T ger ett mindre voluminöst och stabilt skum än skum från A eller U. 460 202 (I Vid tillsats av en komplexbildare för bl a kalcium, EDTA, ökas skumstabilíteten för lutar från samtliga fabriker. Dess- utom ökas skumvolymen för lut från T markant, vilket framgår av ß fig. 3. Resultaten är reproducerbara.

Om lut från T indunstas till högre torrhalter, ökar både skumvolym och skumstabilitet, vilket framgår av fig. 4. Vid koncentrering av lut från T med en faktor 3,6 ökar pH från 12,9 till 13,5 och ytspänningen sänks från 46,8 till 38,4 mN/m. I figur 5 har visats, att skumökning och ytspänningsreduktion inte beror på ändring av en luts surhetsgrad.

Efter ultracentrifugering och avskiljning av bottenfas och överfas skedde ingen förändring av skumbilden för lut från T medan skumstabiliteten för lut från U reducerades signifikant.

Av figur 6 framgår, att halveringstiden för U-lutens stabilitet reducerades från 20 till 5 minuter¿ Vid centrifugering bildades en överfas och en bottenfas i prov från både U och T. I överfasen för provet frân U kunde två typiska bilder iakttagas. Den ena i form av nâlformiga kristal- ler, som antages vara kalciumtvålar och den andra i form av en typisk kristallfas för lamellära flytande kristallina faser.

Dessa bildas troligen av harts~ och fettsyror i systemet. Ur lut från T separerades mindre mängd överfas och samma typer av kristallformer kunde detekteras som i lut från U. I U-lutens bottenfas fanns mycket fiber, till skillnad från T-lutens bot- tenfas.

Av resultaten framgår, att följande faktorer har inverkan på skumstabilisering av lutar: 1. lamellära flytande kristallína faser, troligen av na- triumtvålar och av harts- och fettsyror 2. fibrer 3. kalciumtvålar av harts- och fettsyror.

I luten från U har man funnit mer lamillär fas, mer fiber och mer kalciumtvål än i lut från T. Detta har framkommit av ä extraktionsbestämning, torrhaltsbestämning, ultracentrifugering K (ej kvantitativt) och av kalciumanalyser. 'v 460 202 Vid indunstning ökar lutens T-förmåga att bilda skum och även skumstabiliteten ökar. Därvid reduceras ytspänningen, vilket tyder på en ökning av de ytaktiva harts- och fettsyra- tvålarna.

Kalciumtvålarnas roll i systemet är mer oklar. Vanligtvis fungerar kalciumtvålarna som skumdämpare. De bildar inte lamel- lära faser i samma utsträckning som natriumtvålar och är olös- liga till sin karaktär. I ett system, där både lamellära faser och kalciumtvålar existerar tillsammans är det möjligt att kalciumtvålarnas skumdämpande effekt "maskeras“ av den lamellä- ra fasens stabiliserande effekt. Luten från T innehåller efter ultracentrifugering mindre mängd av kalciumtvål och av lamellär fas. Lut från T reagerar mycket kraftigare på tillsats av kom- plexbildare, t ex EDTA, som antas komplexbinda kalciumjoner.

Det kan bero på att kalciumtvålar i lut från T inte maskeras lika effektivt av lamellära faser och därför har en skumdäm- pande effekt i denna lut. När kalciumjoner komplexbinds av exempelvis EDTA bildas natriumtvâlar, som har en gynnsam effekt på skumbildning. ,

Claims (6)

460 202 f» PATENTKRAV

1. l. Sätt vid behandling av ett material i en behandlingszon w med en gas i en vätska, varvid gasen och eventuellt ett skumbildande medel tillsättes vätskan utanför behandlingszonen och transporteras med denna till behandlingszonen, k ä n n e t e c k n a t därav, att man ökar vätskans förmåga att kvarhålla gasen genom inaktivering och/eller avlägsning av joner i vätskan, som försvårar eller hindrar närvarande skum~ bildande medel att bilda skum.

2. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att behandlingen avser behandling av ett cellulosahaltigt material.

3. Sätt enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att man inaktiverar och/eller avlägsnar jonerna medelst komplexbildare, fällningsmedel eller jonbytare.

4. Sätt enligt ett eller flera av kraven 1-3, k ä n n e - t e c k n a t därav, att gasen är oxygen.

5. Sätt enligt ett eller flera av kraven 1-4, k ä n n e - t e c k n a t därav, att vätskan är behandlingsvätska för oxygenförstärkt alkaliextraktion.

6. Sätt enligt ett eller flera av kraven 1-S, k ä n n e - t e c k n a t därav, att vätskan är extraktionsvätska för blekning, speciellt förträngningsblekning. <1)