SE460855B - Foerfarande foer framstaellning av kemisk pappersmassa - Google Patents

Description

h46Û 855 10 15 20' 25 30 ning.

Man har likaså föreslagit kokningsoperationer för kraft- massa, vid vilka man t.ex. inför svavel i kokningsvätskan så att det "in situ" bildas polysulfider, vilka genom oxidation stabi- liserar kolhydraterna för att skydda dem från alkalisk nedbrytè ning. Utbytet förbättras visserligen avsevärt, men ökningen av svavelchargen gör föroreningen av atmosfären ännu värre, och som ett resultat härav har ej heller denna process blivit all- mänt accepterad. . A I FR Ps 77 37226, publicerad under nr 2 373 637, har man också föreslagit tillsats av mycket små mängder av antrakinon (understígande 0,1 viktprocent räknat på vikten av den torra veden) till kokningsvätskan. I motsats till vad som framgår av resultaten presenterade i tabellen i nämnda patentskrift, har dock industriförsök visat att förbättringen av utbytet är mycket liten och ofta àtföljes av en signifikant försämring av vissa av de mekaniska egenskaperna för de erhållna massorna (se speciellt "Anthraquinone in kraft pulping" - K. GOEL. A.M. AYROUD & B.

BRANCH - Pulping Conference Proceedings, 24-26 September 1979, ^Seattle, U.S.A., sid 213 och följande).

Kortfattat gäller att de förbättringar som hittills har ,föreslagits för att öka utbytet av konventionella alkaliska pro- cesser för framställning av kemiska massor antingen har för- sämrat de mekaniska egenskaperna för dessa massor eller ökat de atmosfäriska föroreningarna. Trots de olika försök som har gjorts, har detta dilemma alltid uppträtt, samtidigt som kra- ven på att skydda miljön blir allt större och marknaden kräver allt starkare massor. I eüppfinningen hänför sig sålunda till ett ekonomiskt för- farande, som genomföres i konventionell apparatur, och vilket samtidigt som det väsentligt förbättrar utbytet, inte längre ger nâgra míljöförstörande föroreningar och förbättrar vissa av de mekaniska egenskaperna för dessa massor.

Detta förfarande för framställning av kemisk massa, vid 35 Avilket träflis kokas i en alkalisk vätska innehållande en svavelförening, kännetecknas av att man: - avbryter denna kokning när flisen uppvisar en kvar- varande halt av lignin motsvarande ett kappatal mellan: 10 20 25 30 35 i» '-f^wr~w~vf=fw' Tvvfm” ;i;>:.\=;~_,«í _ www» w» w vwwqüwyf-u ~>wf~~ “w ~ -vvrr '* digra-af.aven-za»fl.f.'.~-;y==w: '~ Ü 3 45 och 100 för barrved, _ 30 och S0 för lövved, '- därefter fibrerar den sålunda behandlade flisen, -,och slutligen fullbordar kokningen av denna fibrerade flis med hjälp av en alkalisk lösning som innehåller från 0,1 till 1,5 viktprocent peroxid räknat på torrvikten av det fib- rerade materialet. ' Uttryckt på annat sätt består uppfinningen i att man av- bryter kokningen av flisen innan man uppnår de vanliga kappa- - talen för oblekta kemiska massor, och att man därefter mekaniskt fibrerar, på i och för sig känt sätt, den sålunda behandlade flisen innan man fullbordar kokningen med hjälp av en alkalisk lösning innehållande peroxid.

A Det har befunnits, att de bästa resultaten erhålles om: - man avbryter det första kokníngssteget när den kvar- varande ligninhalten motsvarar ett kappatal (uppmätt enligt normen AFNOR T 12 018) av mellan: 45 och 60 för barrved i fallet massor för blekning, 80 och 100 för barrved i fallet massor för liner, 30 och 40 för lövved (massor för blekning); - man i vätskan för det första kokningssteget införlivar högst 0,05 procent (viktprocent räknat på flisens torrvikt) antrakinon eller hydrogenerade eller icke-hydrogenerade deri- vat av antrakinon eller av antracen-diol, såsom de derivat som t.ex. beskrivs i den belgiska patentskriften 877 401 och de derivat som beskrivs i den franska patentskriften 2 435 457 i namnet Produits Chimiques Ugine Kuhlmann; - fibreringen utföres mekaniskt (fibreringsanordning med skivor, uppslagare, etc.); - vätskan för det andra kokningssteget innehåller, förut- om peroxíden, från 1 till S procent, företrädesvis från 2 till 4 procent,soda eller natriumhydroxid räknat på torrvíkten av det fibrerade materialet; I _ - man under det andra kokningssteget arbetar vid en tempera- tur av mellan 20 och l20°C, företrädesvis mellan 70 och 100°C, under 30 till 180 minuter, företrädesvis under ca 120 minuter; - peroxidbehandlingen utföres i närvaro av tillsatsmedel, vars effekt antingen är att retardera dexalkânda sönderdel- ningsreaktionerna för peroxider eller är att begränsa nedbryt- “4eo ass ningen av cellulosan; dessa tillsatsmedel kan t.ex. vara magne- siumsulfat, natríumkarbonat, natríumfosfater eller organiska 10 15 20 25 30 35 föreningar.

Såsom peroxid använder man kända föreningar, såsom de med den allmänna formeln R-0-0-X, i vilken R betecknar en radi- kal och X en metalljon eller väte. Man kan härvid som exempel nämna väteperoxid, som är föredragen ur ekonomisk synpunkt, natrium-, kalium- eller kalciumperoxid, perborater och persul- fater.

Efter det andra kokningssteget tvättas på känt sätt den erhållna massan med vatten. Den kan därefter eventuellt blekas medelst konventionella blekningsmetoder.

Det sätt, på vilket uppfinningen kan genomföras, och de fördelar som uppnås med uppfinningen kommer att framgå tydligare av de exempel som nu följer, vilka ges i íllustrerande men ej begränsande syfte. För enkelhets skull är data från dessa exem- pel samt erhållna resultat uppställda igde efterföljande ta- bellerna. l dessa taàefišer ack i den angivna oráhiagsšöljden gäller att: - aktiv alkali anges i procent räknat på vikten av den torra utgàngsveden, - sulfiditeten anges i procent räknat på aktiv alkali, - sulfitnivàn anges i procent räknat på torrvikten av utgangsveden, - tiderna anges i minuter, - vikten för antrakinon anges i procent räknat på torr- vikten av utgångsveden, V _ - kappatalet är uppmätt enligt AFNOR T l2 018, - utbytet för det första kokningssteget anges i procent räknat på torrvíkten av utgángsveden, - kvantiteterna av váteperoxid, Na0H och magnesiumsulfat i det andra kokningssteget anges i procent räknat på torrvik- ten av det fibrerade materialet, - det slutliga utbytet är uttryckt i procent räknat på .torrvíkten av utgångsveden, - de mekaniska egenskaperna är uppmätta vid 40°SR, enligt respektive AFNOR-normer: _. . Ûwårwí. “N |llrvt..l..__,âw, .,,,.«,,,,.V.N.,,,K.,,-, 'WWW s....vf,¿<.,,_..-.vi-qqfpv\en;q--rwå/whnïl~íff | n A10 15 20 25 30 SS Lil 460 855 0 03 004 för slítlängdcn i meter, Q os 014 för sprzsnginacxi, .Q 01 011 för rivindex.

I exemplen i Tabell l använde man som basrñmaterial flis från Norgetall. A I I Exemplen 2 och 4 utför man mellan det första och det andra steget den mekaniska fihreringen med hjälp av en.fibreÅ ringsanordning med skivor på flis härrörande från det första kokningssteget. i p Exempel I heskriver det konventionella förfarandet för framställning av kraftmassa.

Exempel II beskriver.en första utföringsform för genomfö- rande av uppfinningen, där det första kokningssteget avbrytes efter 45 minuter i stället för 60, så att man efter det andra kokningssteget erhåller ett kappatal av samma storleksordning som i Exempel I, dvs. 36,0 jämfört med 37,0.

Exempel III beskriver ett sätt utfört enligt den kända tekniken, varvid antrakinon tillsattes till kokningsvätskan i en mängd av 0,05 procent; för att göra jämförelsen lättare för~ sökte man även i detta fall erhålla ett kappatal identiskt med det enligt Exempel I (37,0).

Exempel IV beskriver ett förbättrat sätt enligt uppfin- ningen med tillsats av antrakinon till kokningsvätskan för det första steget men i en mängd som är i det närmaste hälften av den från Exempel lll.

Vid en jämförelse mellan dessa olika exempel finner man att: _ ' -nmllan Exemplen I och II, för samma kappatal utbytet går från 43,5 till 45,8 procent (en ökning av den erhållna massa- kvantiteten av storleksordningen 5 procent); vilket med hänsyn tagen till nuvarande framställningskapaciteter (som vägledning kan nämnas att en för närvarande använd produktionsenhet är av storleksordningen S00 till 600 ton/dag) resulterar i en väsentlig förbättring. Dessutom åtföljs detta ökade utbyte av en stabilitet av rivíndex och sprängindex men framförallt en väsentlig förbättring av slitlängden, vilket var helt och hål- let överraskande och tvärt emot vad man tidigare uppnått; - om man jämför resultaten från försöken llrespektire IV med de från försök I; det visar sig att tillsatsen av antra- 10 15 20 25 30 35 4eo sss b kinon till den första kokningsvätskan leder till en ytterligare ökning av det slutliga utbytet (4ó,5 i stället för 45,8 procent),i under det att förbättringen av slitlängden samtidigt ökar från 13 procent enligt Exempel Il till 34 procent enligt Exempel IV.

Enligt den tidigare kända tekniken (Exempel lll) gav tillsatsen av antrakinon i sig själv en förbättring.av endast ca 6 procent, trots att den använda mängden antrakinon var i det närmaste den dubbla mot den som användes enligt uppfinningen. _ _ _ Dessutom gav sättet enligt uppfinningen (Exempel II och IV) inte i något fall mera föroreningar av något slag än enligt den kända tekniken (Exempel I och Ill). A I exemplen enligt Tabell 2 upprepades betingelserna från Tabell l, varvid de på i och för sig känt sätt anpassades till behandling av flis från lövvcd (björk).

Exempel V beskriver den konventionella processen för framställning av kraftmassa.

Exempel VI beskriver en första utföringsform av uppfin- ningen, där det första kokningssteget utföres med reducerad. kvantitet aktiv alkali (18 procent i stället för 19,5 procentß, så att man efter det andra kokningssteget erhåller ett kappatal av samma storleksordning som i Exempel V, dvs. 20 i stället för ¶2l,2.

Exempel VII beskriver en process enligt den kända tekni- ken, där man till kokningsvätzïan tillsätter antrakinon i en mängd av 0,05 procent; Exempel VIII beskriver ett förbättrat sätt enligt uppfin- ningen, där 0,03 procent antrakinon tillsättes till vätskan för det första kokningssteget.

En jämförelse mellanckssa olika exempel visar på samma fördelar -(ökat utbyte och samtidig förbättring av vissa av de fysikaliska egenskaperna) som i fallet barrved enligt Tabell 1.

Vid exemplen-enligt Tabell 3 tillämpades ett annat sätt för framställning av kemisk massa, under användning av en alka-' Iisk vätska innehållande en svavelförening, på flis från lövved (bok).

Exempel IX beskriver den konventionella processen för fram- ställning av sulfitmassa. g A Exempel X beskriver en utföringsform enligt uppfinningen, enligt vilken man avbryter kokningen i det första steget efter 10 15 20 25 30 7 460 855' 90 minuter, så att man efter det andra kokningsstcget erhåller ett kappatal av samma storleksordning som i Exempel IX (zs 1 $tä11@: för 27). “ ' En jämförelse mellan resultaten enligt dessa båda exem- pel visar samma fördelar med en samtidig förbättring av utbytet och de mekaniska egenskaperna. V I vår franska patentskrift 77 24131, publicerad under nr 2 298 839, och i dess "certíficat d'addition" 78 20715, publi- cerat under nr 2 430 475, beskrivs ett förfarande för fram- ställning av kemisk massa, där lignocellulosamaterial behandlas i två kokningssteg, först med en natriumhydroxidlösning och där- efter, efter mellanliggande defíbrering, med en andra kokning med en alkalisk peroxidlösning. Man erhöll sålunda massor vilka liknade kraftmassor ifråga om uppträdande, samtidigt som för- oreníngarna reduceradcs väsentligt.

A Såsom redan har omtalats visste man att alla ansträng- ningar âtt öka utbytet av kraftmassor ledde ti11antngen sämring av de mekaniska egcnskaperna för dessa massor eller en väsentlig ökning av miljöföroreningar. Man kunde därför inte' förutsäga att den speciella tillämpningen av kokningsbehand- lingen i två steg, där den andra kokningen i alkalisk peroxid~ lösning vid låg koncentration, under de speciella betingelser som anges för den första kokningen, skulle ge sådana resultat, vilka står i strid mot vad som har beskrivits i den kända tek- niken. I realiteten uppnår man vid förfarandet enligt uppfin- ningen en avsevärd ökning av utbytet, utan att man ökar miljö- föroreningarna och under det att man väsentligen bibehåller, till och med förbättrar, vissa av de mekaniska egenskaperna (speciellt slítlängden) för den erhållna massan.

De oblekta kemiska massorna framställda på detta sätt har ett kappatal som är identiskt med det för de konventionella oblekta kemiska massorna. De kan därför blekas under användning av konventionella blekningsmetoder. _ 8 'rAlišgigMl 7 f - Isxßnnzl. _ l-ïxlšxl-*i-:L Iixmviil. lixßnnšt" BEHANDLING AV FLIS FRÅN " I II ' 111 IV ÉÉQREÉÅ-lïlfšlè ' m' försEa_s§eg Aktiv aikali, 2. 24 24 » 24 21 Sulfídítet, % « . ' » ' 25 25 25 25 Förh. vätska/vegetabiliskt A mtrl " O 4 _ 4 4 4 Temperatur, C 170 170 170. 170 Höjning av temperatur, min; 90 90 90 90 Tid vid övre temperatur, min. 60 45 50 60 Antrakínon, 5 0 O 0,05 0,03 Kappatal 57,0 53,6 37,0 50,6 Utbyte, % 43,5 46,6 44,5 47,5 finfifš åtfšL HZOZ, % 0,5 0,5 NaOH, % 3,0 3,0 MgSO4, 7 H20, % 0,5 0,5 Massakonc., ä 20 20 Temperatur, C 90 90 Tid. min. 120 120 slunigr kappan-n 37,0 36,0 37,0 54.0 Slutlígt utbyte, % 43,5 45,8 44,5 46,5 flešaßiåkâ É2Éï1åkåPEf_ (4ø°sR> 0 Slítlängd, m 7845 8860 8340, 10520 Sprängindex 6,5 6,4 6,4 7,2 Rívíndex 1070 _1034 884 950 9' 460 855 I Ißåïššiå _ EXJNPEL EXIIMPEL I-LXIZNIPEI. “ÜIÄHIPIÉIÉwN BHimWLIN-G Av F: Is Iam 010m' i V VI V” Vi U _}ïö_1:s}_a__s_§cå , Aktiv aik-an, z 19,5 18,0 19,5 17,0- sulfidiçer, 2, 25 25 25 25 Förh; vätskaévegetabilískt rntrl 4 4 4 4 Temperatur , C 1 70 1 70 1 70 1 70 Höjning av tcnrpcratur, min. 90 ~ 90 90 90 Tid vid övre tczuperatur, niin. 60 60 00 60 Antrzikinon, *à 0,05 0,03 híappatal 21 , 2 35 , 1 20, 6 3 5 ,.7 utbyte, 2 9,8 52,9 50,6 54,2 _0192 :Isa 111202, 'à 0,6 0,6 NaOH, 'å 3,0 3,0 MgSO4, 7 H.,O, *à 0,5 i 0,5 Mzassakonc., ° 20 20 Temperatur, C 90 90 Tid, min. 90 90 slutligt xappatai 21,2 20,0 20,0 20,4 Slutlígt utbyte, “å 49,8 51,3 50,6 52,2 åbšflaiäkå sssfläkëpsf. (40°sR) Slitlängd, m 9130 9850 9570 9775 Sprängindex 5,9 6,4 6,2 6,3 Rívíndex 750 750 718 740 _ Na 5450 s55 14:11:41» f» BEHANDLING AV FLIS FRÅN BOK föIs§a_sEe¿ 1 ha2SO3, % ZCOS, % Förh. vätskaévcgetabilískt mtrl Temperatur, C » Höjning av temperatur, min.

Tid vid övre temperatur, min.

- Kappatal Utbyte, % fiflëfa §195_ H202, 5 NaOH, % Mgs04, 7 H20, 5 Massakcnc., % Temperatur, OC Tid, min.

Slutlígt kappatal Slutlígt utbyte, % Mekaniska egenskaper (40°sR) Slítlängd, m Sprängíndex Rívíndex 10 EXEMPEL EXEMPEL' 1x 1_ 22 22 5 5 5 5 175 175 90 90 120 90 27 45 51,5 55,5 0,5 5,0 0,5 20 90 120 27 20 51,5 55,5 0540 7200 4,4 4,0 000 000

Claims (8)

ü 460 855 PATENTKRAV

1. l. Förfarande för framställning av kemiska massor, varvid man kokar flis i en alkalisk vätska innehållande en svavelförening, k ä n n e t e c k n a t av att man: - avbryter denna kokning, när flisen har en kvarvarande ligninhalt motsvarande ett kappatal mellan: 45 och 100 för barrved, 30 och S0 för lövved, Ä - därefter mekaniskt fibrerar den sålunda behandlade fli- sen, ' - och slutligen_fullbordar kokningen av denna fibrerade flis med hjälp av en alkalisk lösning, som innehåller från 0,1 till 1,5 viktprocent peroxid räknat på torrvikten av det fibre- rade materialet.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man för barrved för massor avsedda för blekning avbryter .det första kokningssteget när restligninhalten motsvarar ett kappatal av mellan 45 och 60.

3. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att man för barrved för linermassor avbryter det första kok- níngssteget när restlígninhalten motsvarar ett kappatal av mel- lan 80 och 100. '

4. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man för lövved avbryter det första kokníngssteget när restligninhalten motsvarar ett kappatal av mellan 30 och 40.

5. Förfarande enligt något av kraven l-4, k ä n n e - t e c k n a t av att vätskan för det andra kokningssteget även innehåller ett pezoxidstabilíserande medel.

6. Förfarande enligt något av kraven l-S, k ä n n e - t e c k n a t av att man i den alkaliska vätskan för det första kokningssteget, baserad på soda eller natriumhydroxíd och en svavelförening, införlivar högst 0,05 procent (viktprocent rak- nat på flisens torrvikt).av en förening vald ur gruppen om- fattande antrakinon och hydrogenerade eller icke-hydrogenerade derivat av antrakinon eller av antracen-diol.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, k ä n n e - t e c k n a t av att vätskan för det andra kokningssteget inne- " 'æ-p»,~f~=f;.;@,>::.:grep-fav _ .» . _ .. - ~ _ v I v /z .- 4§Q1e8r5l5S procent, företrädesvis 2-4 procent, soda eller nat- riumhydroxid räknat på torrvíkten av det fíbrerade materialet.

8. Förfarande enligt något av kraven 1-7, k ä n n e-- t e c k n a t av att man utför det andra kokningssteget vid en temperatur av mellan 20 och l20°C, företrädesvis mellan 70 och lO0°C, under en tid av från 30 till 180 minuter, företrä- desvis ca 120 minuter. 0