SE508239C2 - Behandling av massa med komplexbildare i minst ett blandningssteg, utan användning av blektorn - Google Patents

Description

508 239 I fabrik utförs oftast QP-blekningen på så sätt att massan först går genom en pump som pumpar massasuspensionen genom behandlingsstegen. Därefter följer en mixer där komplekbildaren blandas in i massan. Nästa steg är ett blekningstorn där massan utan ytterligare omrörning sakta passerar igenom och där all kvarvarande reaktion sker. Slutligen går massan till ett tvätt- steg där de frilagda och komplexbunda metalljonerna tvättas ut.

Den frilagda vätskan som är anrikad på metalljoner går oftast till avlopp.

De betingelser som normalt används i ett Q-steg är en temperatur på 70-90°C, en uppehållstid på 1-2 timmar, massa- koncentration 10-14%, pH 5-7 och komplexbildarsatsning l-3 kg per ton massa. Med dessa betingelser kan en mycket god metallavskiljning uppnås vilket är nödvändigt om efterföljande bleksteg dels bleker massa med låg ligninhalt (kappatalet är under ca 5) och dels om en större mängd väteperoxid används i steget (mer än ca 15 kg/t). Om massan däremot fortfarande innehåller en betydande mängd lignin ( kappatal över ca 5) och väteperoxidsatsningen i det efterföljande steget är begränsad till ca 5-10 kg/t är behovet av en fullständig metallutlösning mindre kritisk. Ett annat fall är då man kan nöja sig med en mindre metallutlösning, dvs mindre än 60% reduktion, av metall- halten i steget vilket vilket tex är fallet då metallhalten före Q-steget är så låg relativt den metallhalt som krävs efter Q-steget. Ett något förenklat Q-förfarande skulle därför vara möjligt i sådana positioner.

Från en strikt blekningssynpunkt är Q-steget egentligen ett onödigt behandlingssteg eftersom ingen egentlig blekning sker där. Q-behandlingen är dock nödvändig för en framgångsrik P eller PO- blekning som framgått ovan. Om Q-steget kunde förenklas utan att effektiviteten i elimineringen av metaller minskade skulle stora besparingar kunna uppnås eftersom ett fullständigt bleksteg med blekningstorn är dyrbart.

Föreliggande uppfinning är inriktad på en förenkling av Q- steget, dels för massor med kappatal över ca 5, dels för 508 239 komplexbildarbehandlingar som underskrider 60% metallreduktion.

Förenklingen medför att investeringskostnad minskar i förhållande till ett konventionellt Q-steg.

Uppfinningen är baserad på att det överraskande visat sig att Q-stegets effektivitet är avsevärt mindre påverkad av ökad reaktionstemperatur än av ökad retentionstid. Detta antyder enligt klassisk kemisk kinetik att Q-steget är diffusionsstyrt och inte reaktionstyrt. Detta medför att Q-steget bör utföras så att diffusionen underlättas och om detta görs effektivt kan därmed den totala retentionstiden ansevärt minskas.

Uppfinningens kännetecken framgår av patentkraven.

Det bästa sättet att minska diffusionsmotståndet är att minska diffusionsavståndet för aktiva reaktanter och utlösta reaktionsprodukter och detta görs i teknisk skala genom effektiv omblandning, tex i en mixer med lång uppehàllstid. Genom en effektiv omblandning kan således retentionstiden i Q-steget minskas. Antalet blandningssteg är inte kritiskt men den totala omblandningstiden måste vara över en viss kritisk nivå alterna- tivt skall minst två omblandingsapparater användas. Av ekonomiska skäl måste dock antalet blandningssteg hållas på en rimlig nivå. För en massa med kappatal över ca 5 och som skall vidareblekas med maximalt ca 5-10 kg väteperoxid exklusive eventuell syrgas, är ett lämpligt antal blandningssteg 1-2.

Detsamma gäller om den metallreduktion som skall uppnås i komplexbildarsteget är begränsad och ej behöver uppnå 60%.

Om två blandningssteg används är en viss retentionstid mellan blandningsstegen av godo, men denna tid behöver inte vara lång, eftersom diffusionshastigheten utan omblandning ändå är avsevärt långsammare än vad som kan uppnås genom omblandning, exempelvis i en mixer. Uppehàllstiden mellan blandningsstegen skall således vara kort, mindre än 10 minuter och företrädesvis mindre än 5 minuter. Vidare skall då blandningsstegen utföras efter varandra utan mellanliggande tvätt. Den tvätt som erfordras för att avlägsna metallerna från massasuspensionen 508 239 skall utföras mindre än 15 minuter efter det sista blandnings- steget.

Om fler än ett blandningssteg används bör hela tillsatsen av komplexbildare göras i det första blandningssteget varvid efterföljande blandningssteg enbart åstadkommer en förnyad omblandning. En uppdelning av satsningen så att maximalt en tredjedel av komplexbildarsatsningen sker i sista steget är dock inte skadlig om den efterföljande omblandningen är tillräckligt effektiv.

Komplexbildaren är lämpligen av typ EDTA (ethylenediamine- tetraacetic acid) eller DTPA (diethylenetriaminepentaacetic acid), men även andra typer av komplexbildare kan användas, exempelvis NTA (nitrilotriacetic acid) eller DTPMP (diethylenetriaminepenta-methylenephosphonic acid). Den totala mängden tillsatt komplexbildare bör vara 0,5 - 3 kg per ton massa (räknat som ren komplexbildare), företrädesvis 1 -2 kg per ton massa.

Temperaturen i Q-steget bör vara över 75T, lämpligen över 80°C och mer föredraget över 85°C. Ett föredraget temperaturintervall är 85 - ll0°C. Det pH-intervall som eftersträvas är pH 5 till pH ll. Massakoncentrationen bör vara mellan 2 och 16%.

Särskilt effektiv inblandning kan åstadkommas genom användning av högintensiva mixrar eller med annan typ av omblandare där inmixningen är effektiv och där uppehàllstiden är tillräcklig så att ett homogent tillstånd mellan fibrer och komplexbildare uppnås.

I tabellen nedan visas några resultat från en enstegs Q- behandling som utförts med en högintensiv mixer under 3 sekunder och med en efterföljande retentionstid utan mixning på 40 sekunder före massatvätten och där behandlingen utförts vid 95°C.

Som jämförelse ges också data från en konventionell Q~behandling med konventionell lab inmixning av komplexbildaren och en efterföljande retentionstid om 60 minuter där steget utförts vid 90°C.

Försök: 508 239 Utgångsmassan var syrgasblekt och av barrvedssulfattyp med kappatal 10.1, viskositet 975 dmP/t 43.0 % ISO. Blekningen gjordes enligt Q(OP) med 10 kg Hg» /t. och ljushet pH 8.6 i Q-steget Q enligt Q enligt uppfinningen konventionell teknik Kappatal 5.7 5.7 Viskositet dnP/kg 771 807 Ljushet % ISO 63.4 64.9 pH 10.6 i Q-steget Q enligt Utan Q-steg före uppfinningen (OP)-steget.

Kappatal 5.7 6.1 Viskositet dmP/kg 771 790 Ljushet % ISO 62.2 59.1 Uppfinningen är givetvis inte begränsad till ovan angivna utföranden utan kan varieras inom ramen för patentkraven.

Claims (10)

om ua 508 259 Patentkrav

1. Sätt vid klorfri blekning av massa där metaller avlägs- nas med hjälp av en komplexbildare, k ä n n e t e c k n a t a v att komplexbildaren blandas med massan utan användning av blekningstorn i minst ett effektivt blandningssteg vid ett pH mellan 5 och ll och att massan efter mindre än 15 minuter tvättas efter det sista blandningssteget.

2. Sätt enligt föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att massans kappatal före komplexbildarsteget är över 5 eller att den eftersträvade metallreduktionen i komplexbildarsteget understiger 60%.

3. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t a v att hela tillsatsen av komplexbildare uppgår till 0,5 - 3 kg per ton massa, företrädesvis l - 2 kg per ton maSSa .

4. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t a v och maximalt llO°C.

5. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t av att massakoncentrationen i komplexbildarsteget är 2-16%.

6. Sätt enligt något av kraven ovan när minst två blandningssteg används, k ä n n e t e c k n a t a v att hela tillsatsen av komplexbildare görs i det första blandnings- steget varvid efterföljande blandningssteg enbart åstadkommer en förnyad omblandning. att temperaturen i komplexbildarsteget är över 7i J 508 239

7. _Sätt enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a t a v att komplexbildaren tillsätts i flera blandningssteg.

8. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att komplexbildaren är av typ EDTA eller DTPA.

9. Sätt enligt något av kraven ovan, k ä n n e t e c k n a t a v att komplexbildaren är av typ NTA eller DTPMP.

10. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att inblandningen av komplexbildaren sker medelst högintensiva mixrar som bryter upp fibernätverket i massan och åstadkommer en nära kontakt mellan fibrer och komplexbildare.