SE461991B

SE461991B - Saett att delignifiera kemisk massa genom oxygen-alkalibehandling

Info

Publication number: SE461991B
Application number: SE8403372A
Authority: SE
Inventors: P J Kleppe; S Storebraaten
Original assignee: Peterson & Son As M
Priority date: 1983-06-29
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1990-04-23
Also published as: NO832370L; FI74053B; AT386425B; US4560437A; NO152907B; FI842608A0; CA1221809A; ATA207684A; FI842608A; SE8403372L; FI74053C; SE8403372D0; NO152907C

Description

461 991 I ett reaktorsystem, baserat på hög massakoncentration existerar alltid en gasfas av oxygengas i reaktorn. Det är tillsatsen av alkali, som bestämmer kappatalsreduktionen.

Massans styrkeegenskaper representerar vanligtvis en be- gränsning av kappatalsreduktionen eller delignifierings- graden. Hög alkalisatsning medför hög alkalikoncentration.

Det finns vidare ett sammanhang mellan kolhydratnedbryt- ningen och alkalikoncentrationen. Vid höga alkalikoncentra- tioner ökar kolhydratnedbrytningen, mätt som gränsviskosi- tet hos massan eller utbytesförlusten kraftigt. För att reducera nedbrytningen av kolhydrater tillsättes vanligtvis magnesiumsalter. Ett annat i litteraturen känt sätt är att behandla sulfatmassan med syra vid ett pH-värde understi- gande u i oxygen-alkalidelignifieringssteget. Därigenom avlägsnas tungmetalljoner från massan så att kolhydratned- brytningen reduceras.

Det är likaväl nödvändigt att begränsa alkalisats- ningen till c:a 25-30 kg NaOH per ton 100 % oblekt massa för att hålla kolhydratnedbrytningen pä en acceptabel nivå.

Detta medför en begränsning av kappatalsreduktionaitill c:a 20 enheter. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett industriellt accepterbart sätt att delignifiera vilket tilläter en ökning av kappatalsreduktionen i oxygen/ alkalibehandlingen utan att man behöver öka tillsatsen av oxygen och alkali. Det har visat sig att detta kan ske genom att massan före oxygen/alkalidelignifieringen behandlas med en natriumsulfit- eller natriumbisulfitlösning.

Uppfinningen àskàdliggöres närmare i efterföljande exempel. De sex första exemplen beskriver laboratorie- försök med sulfitbehandling, efterföljt av oxygen-alkali- delignifiering. De nästföljande sex exemplen avser försök i fabriksskala. “nu s 461 991 Jämförelseexempel A Den behandlade massan utgjordes av en industriellt framställd polysulfidmassa av gran/furu. Kappatalet bestämdes till 62,2. Denna massa delignifierades i laboratoriet med oxygen och alkali. 02-tryck 0,8 MPa (2o°c>, 11o°c, 10 % massa- koncentration och reaktionstid 45 minuter. Alkalitillsatsen var 25 kg NaOH per ton 100 % massa. För att stabilisera massan mot kolhydratnedbrytning tillsattes l kg Mg++ per ton 100 % massa. Efter oxygen-alkalidelignifieringen tvättades massan och kappatalet bestämdes.

Exempel l Samma massa som i exempel A behandlades med natriumsulfit- lösning med ett pH-värde av 8,0, en temperatur av 88OC, en massakoncentration av 10 % och en behandlingstid av 60 minuter.

Sulfitsatsningen var 10 kg, räknat som S02 per ton 100 % massa.

Efter sulfitbehandlingen tvättades massan. Massan delignifierades med oxygen och alkali i laboratoriet. 02-trycket var 0,8 MPa (20°C), behandlingstemperaturen 110°C, massakoncentrationen 10 % och reaktionstiden H5 minuter. Alkalisatsningen utgjordes av 25 kg NaOH per ton 100 % massa. 1 kg Mg++ per ton 100 % massa tillsattes som inhibitor. Efter oxygen-alkalidelignifieringen tvättades massan och kappatalet bestämdes.

Exempel 2 Samma massa som i exempel A behandlades med en natrium- sulfitlösning med ett pH-värde av 8,0, en temperatur av 88°C, en massakoncentration av 10 % och en behandlingstid av 60 minuter. Sulfittillsatsen var 30 kg, räknat som S02 per ton 100 % massa. Efter sulfitbehandlingen tvättades massan.

Denna massa delignifierades vidare med oxygen-alkali i labora- tor; ". Samma betingelser som beskrivits i exempel 1 rådde. 461 991 Jämförelseexempel B Den behandlade massan utgjordes av en laboratoriefram- ställd sulfatmassa av gran med ett kappatal 98,3. Denna massa delignifierades vidare med oxygen och alkali i laboratoriet. 02- trycket var 0,8 MPa (20°C), reaktionstemperaturen ll0°C, massa- koncentratione1lO % och reaktionstiden 75 minuter. Alkalisats- ningen var 40 kg NaOH per ton 100 % massa. l kg Mg++ per ton 100 % massa tillsattes som inhibitor. Efter oxygen-alkali- delignifieringen tvättades massan och kappatalet bestämdes.

Exempel 3 Samma massa som i exempel B behandlades med natriumsulfit- lösning med ett pH-värde av 8,0, en temperatur av 88°C, en massakoncentration av 10 % och en behandlingstid på 60 minuter.

% Tillsatsen av sulfit var 10 kg räknat som S02, per ton 100 massa. Efter sulfitbehandlingen tvättades massan. Denna massa delignifierades sedan med oxygen och alkali i laboratoriet.

Samma betingelser som i jämförelseexempel B utnyttjades.

Exempel 4 Samma massa som i jämförelseexempel B behandlades med en natriumsulfitlösning med ett pH-värde av 8,0, en temperatur av 88°C, en massakoncentration av 10 % och en behandlingstid av 60 minuter. Sulfitsatsningen var 30 kg räknat som S02 per ton 100 % massa. Efter sulfitbehandlingen delignifierades massan med oxygen och alkali i laboratoriet under samma betingelser som angetts i exempel B.

Exemplen 5-7 och jämförelseexemplen C-E avser försök i fabriksskala. Massorna har framställts vid polysulfid- kokning i en kontinuerlig Kamyr-kokare med "Hi-Heat"- tvätt- zon i kokarens nedre del. Tvättvattnet tillsattes i kokarens botten och tvättningen av massan sker motströms. Efter tvätt- zonen blâses en del av massan via en kvistsil (in-line splitter) till en oxygen-alkalidelignifieringsanläggning av typen Kamyr MC (medium consistency). Denna anläggning består av två nívårör MC-pump, tryckdiffusor för tvättning av massan, raffinör MC-blandare, hydraulisk reaktor, avgascyklon och vätskepress.

Filtratet från vätskepressen utnyttjas som tvättvätska i 5 461 991 tryckdiffusören. Kappatalet avser medelvärden över l dygn.

Jämförelseexempel C Den behandlade massan utgjordes av en industriell polysulfid- massa, som delignifierades med oxygen och alkali efter tvätt- ning i en kontinuerlig tryckdiffusör. Satsningen av oxygen och alkali var respektive 29 kg 02 och SU kg NaOH per ton 100 % massa.

Andra betingelser i oxygen-alkalisteget var: temperatur l03OC, massakoncentration c:a 9 % och reaktortryck 0,6 MPa C absolut). Uppehållstiden i reaktorn var 35 minuter.

Efter oxygen-alkalidelignifiering tvättades massan och kappatalet bestämdes.

Exempel 5 Den behandlade massan utgjordes av en industriell. polysulfidmassa, som behandlades med sulfítlösning för vidare delignifiering med oxygenoch alkali. Sulfitlösningen till- sattes tvättvattnet vid kokarens botten i en mängd motsvarande 25-30 kg S02 per ton 100 % massa. Betingelserna var: temperatur cza 85°C, massakonsistens c:a 9 % och behandlingstid c:a 5 minuter. Efter sulfitbehandlingen tvättades massan i en kontinuerlig tryckdiffusör före tillsättningen av oxygen och alkali, respektive 29 kg 02 och 34 kg NaOH per ton 100 % massa.

Andra betingelser var: temperatur l03°C, massakoncentration 9 % och reaktortryck 0,6 MPa (absolut). Uppehållstiden i reaktorn var 35 minuter. Efte oxygen-alkalibehandlingen tvättades massan och kappatalet bestämdes.

Jämförelseexempel D Samma behandlingssätt som i jämförelseexempel C ut- nyttjades. Satsningen av oxygen och alkali var vid detta fall 35 kg 02 respektive 41 kg NaOH per ton 100 % massa.

Reaktionsbetingelserna i oxygen-steget var samma som beskrivits i exempel 5. Efter oxygen-alkalisteget tvättades massan och kappatalet bestämdes. 461 991 Exempel 6 Massan utgjordes av en industriell polysulfidmassa, som behandlades med en sulfitlösning för vidare delignifiering med oxygen och alkali. Sulfitbehandlingen var densamma som i exempel 5. Efter sulfitbehandlingen tvättades massan i en kontinuerlig tryckdiffusör före tillsättningen av oxygen och alkali, 35 kg 02 och H2 kg NaOH per tonn 10 % massa.

Förhållandena i oxygensteget var samma som beskrivits i exempel 5.

Efter oxygen-alkalisteget tvättades massan och kappatalet bestämdes.

Jämförelseexempel E Samma behandlingsförfarande som i exempel C utnyttjades.

Satsningen av oxygen och alkali var i detta fall 39 kg 02 respektive 45 kg NaOH per ton 100 % massa. Som alkalikälla användes oxiderad vitlut. Reaktionsbetingelserna i oxygen- steget var samma som i exempel 5. Efter oxygen-alkalisteget tvättades massan och kappatalet bestämdes.

Exempel 7 Massan utgjordes av en industriell polysulfidmassa, som behandlades med sulfitlösning i botten av Kamyr-kokaren, såsom beskrivits i exempel 5.

Efter sulfitbehandlingen tvättades massan i en konti- nuerlig tryckdiffusör före tillsättningen av oxygen och alkali, 39 kg 02 respektive 44 kg NaOH per ton 100 % massa. Som alkali- källa utnyttjades oxiderad vitlut. Reaktionsbédngelserna i oxygen-alkalisteget var i övrigt samma som beskrivits i exempel 5. Efter oxygen-alkalidelignifieringen tvättades massan och kappatalet bestämdes.

Kappatalen framgår av nedanstående tabell. Såsom framgår av exemplen uppnås större kappatalsreduktion vid oxygen- alkalibehandling när massan har förbehandlats med sulfitlösning. 7 461 991 Vid ett givet kappatal hos den oblekta massan kan uppnås betyd- ligt lägre kappatal efter en oxygen-alkalidelignifiering om massan har förbehandlats med sulfit. I det fall massan skall slutblekas med klorhaltiga blekkemikalier betyder den ökade kappatalsreduktionen i oxygen-alkalisteget att förbrukningen av blekkemikalier kan reduceras betydligt. Dessutom minskas utsläppet av klorhaltiga avlut, dvs sulfitbehandlingen medför en miljöförbättring. Samtidigt ökar torrsubstanskoncentrationen i avluten från oxygen-alkalisteget, varigenom man kan åter- vinna mer energi.

Om kappatalet efter oxygen-alkalisteget hålles konstant, kommer en förbehandling av massan med sulfit före oxygen- alkalidelignifieringen att innebära att kappatalet hos den oblekta massan kan ökas. Detta ger ett högre massautbyte, varigenom vedförbrukningen per ton massa och därmed råvaru- kostnaden kan minskas betydligt.

Uppfinningens effekt har påvisats vid oxygen-alkali- delignifiering vid medelhög massakoncentration, men fack- mannen förväntar att samma gäller vid oxygen-alkalidelignifiering vid hög massakoncentration.

I exemplen har använts vanliga sulfat och polysulfid- massor, men fackmannen förväntar att motsvarande resultat nås för sulfat och polysulfidmassor, som kokas med tillsätt- ning av antrakinon till kokluten och för sodamassor med eller utan tillsättning av antrakinon. Den nya effekten ernås även vid sulfit/bisulfitbehandling av massan mellan två oxygen- alkalidelignifieringssteg. Uppfinningen kan speciellt utnyttjas vid oxygen-alkalidelignifiering av massor med högre kappatal än 30-35. 461 991 TABELL .

SuFLfitSatSníng Kappatal Kappatals.. oblekt massa oblekt « 02__b;ekf Jämförelse- exempel A Q 62,2 42,2 20 0 I Exempel 1 10 62 2 37 4 24 8 v ', I ' I Exempel' 2 30 52,2 34'9 27 3 I Jämförelse- exempel B 0 ° 98,3 50,5 47'8 _ I Exempel 3 10 98 3 47 4 50 9 . ' I p ïXemPel 4 30 I 98.3 45,6 sz 7 I Jämförelse- exempel C - 0 . 55,9 2972 J 26 7 I Exempel 5 25-30 ' 53,2 25,7 32 5 _ _ r Jämförelse- 'exempel D I 0 , 51,3 ¶ 32,4 28 9 ïxemPel. '6 25-30 i se s ao a 36,1 I y I Jämförelse- _ exempel E 0 59,2 33 0 25 2 . I I Exempel 7 25-30_ 65,1 30,0 _ 35 1 - ' I

Claims

461 991 P A T E N T K R A V Sätt att delignifiera kemisk massa genom oxygen- alkalibehandling, k ä n n e t e c k n a t därav, att massan före oxygenalkalibehandlingen behandlas med en natriumsulfit- eller natriumbisulfitlösning.