SE510775C2 - Svavelfri kokning av kemisk massa - Google Patents

Description

510 775 10 15 20 25 30 35 2 framställning av massa av halm, rörflen, espartogräs och andra alternativa råvaror.

Förfarandet enligt uppfinningen lämpar sig både för framställning av massa avsedd för ECF- eller TCF-blekning och för framställning av oblekt högutbytesmassa. 'rEKNIKENs QÅNDPUNKT: Under senare tid har tekniken för massaframställning alltmer styrts av miljökrav från myndigheter, miljöorganisationer samt kunder. Utvecklingen har lett till massatillverkningsprocesser med reducerad användning av klorkemikalier vid blekningen, ökad slutningsgrad samt minskad energiförbrukning.

Ett sedan länge känt problem med massaframställning enligt sulfat- eller sulfitmetoden är problem med besvärande lukt i massafabrikens närområde, i vissa fall till och med på avstånd. huvudsakligen av olika svavelföreningar som uppstår vid flera mils Dessa luktproblem förorsakas massakokning med svavelhaltiga kokvätskor. Exempel på sådana illaluktande föreningar är svavelväte UQS) och metylmerkaptan UÜQSH). Olika lösningar för att råda bot på luktproblemen har föreslagits, såsom rening av avgaser_och bättre tätning av massatillverkningsprocessen.

En nackdel med användning av svavelhaltiga kokvätskor för massakokning är att ett förhållandevis komplicerat kemikalieåtervinningssystem krävs för att kunna återcirkulera kemikalierna.

Närvaron av svavel försvårar också den strävan till att sluta massatillverkningsprocessen som sedan länge har funnits. 10 15 20 25 30 35 510 775 3 En annan nackdel med svavelhaltig massakokning är att svavelutsläpp från massatillverkningsprocessen bidrager till den alltmera ökande försurningen av miljön.

Det framgår alltså med stor tydlighet att det vore fördelaktigt att helt och hållet användningen av svavel vid massaframställning. kunna eliminera Därför har tidigare föreslagits olika processer vilka ej använder sig av svavelinnehållande kokvätskor.

Genom patentskriften SE-C2-502 667 är exempelvis tidigare känt ett sätt att framställa kemisk massa av sönderdelat cellulosahaltigt material, omfattande kokning av fiber- materialet med kokvätska. Ändamålet med den beskrivna uppfinningen anges vara att framställa en kemisk massa, som redan efter kokningen har en väsentligt reducerad halt av övergångsmetaller och samtidigt har väsentligen förbättrade egenskaper, särskilt med avseende på, men inte uteslutande, rivstyrka, viskositet, utbyte, kappatal och ljushet.

Dessa fördelar uppnås enligt ovannämnda patentskrift SE-C2- 502 667 genom en förbehandling innan kokningen med en förening som har förmågan att bilda komplex tillsammans med metaller som naturligt finns i fibermaterialet.

Förbehandlingen med komplexbildare uppges, inom samma kappatalintervall, ge en lägre halt av' metaller såsom minst 10% högre rivstyrka, minst 5% mangan, högre viskositet, samt minst 1% högre utbyte jämfört med motsvarande parametrar för en massa som framställts utan nämnda förbehandling. Det beskrivna sättet för att framställa kemisk massa anges vara tillämpligt för vilken som helst metod för framställning av kemisk massa, däribland även antrakinon/hydroxidmassa (NaOH/KOH). I en sådanlnassatillverkningsprocess används inga kokvätskor som innehåller svavel. 10 15 20 25 30 35 510 775 4 Sålunda är det sedan tidigare känt att förbehandla flis med komplexbildare, och att därefter utföra isotermisk kokning med en kokvätska huvudsakligen innehållande OH- som aktiv substans vid kokningen, och med antrakinon som en delignifieringsaccelererande tillsats.

Ur den nämnda patentskriften, SE-C2- 502 667, framgår dock ej hur en sådan ovannämnd kokning utan svavelkemikalier skulle gå till i praktiken.

Det är sedan tidigare känt att konventionell soda- antrakinonkokning kräver en hög koktemperatur för att en tillfredsställande ligninutlösning skall kunna erhållas.

Den höga temperaturen ger upphov till hög energiförbrukning och stor risk för kolhydratnedbrytning.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN: Sålunda är ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förfarande för framställning av kemisk massa av sönderdelat cellulosahaltigt material, vilket fullgod konkurrenskraftig kostnad, utan att någon svavelhaltig förfarande ger en massakvalitet till en kokvätska behöver användas.

Detta syfte med uppfinningen uppnås genom att förfarandet enligt uppfinningen innefattar minst ett impregneringssteg följt av minst ett kokningssteg med minst en medströms kokzon och minst en motströms kokzon, och som avslutning av kokningssteget minst en förlängd förträngningszon, varvid en delignifieringsaccelererande förening tillförs till åtminstone ett av nämnda steg, och till impregneringsteget tillförs en första kokvätska, som avdragits från ett läge kokvätskan nedströms varvid impregneringssteget, väsentligen innehåller OH>joner som aktiv substans och att koncentrationen av OH>joner i nämnda medströms kokzon är 10 15 20 25 30 35 510 775 5 högre än i nämnda impregneringssteg, förträdesvis minst 20 % högre, och mest föredraget minst 50% högre.

Koncentrationen av Oflljoner i början av kokningsstegets kokzon skall mol/l, och mol/l. Mest föredraget skall koncentrationen av OH>joner överstiga 1,0 mol/l. medströms överstiga 0,5 företrädesvis 0,7 Under vissa förhållanden kan det vara fördelaktigt attz addera en ytterligare tillsats av OH-joner till den tidigare nämnda första kokvätskan innan den tillförs till det nämnda impregneringssteget.

Vid utövande av förfarandet enligt uppfinningen tillförs såsom tidigare nämnts en delignifieringsaccelererande förening, exempelvis antrakinon.

Det torde vara uppenbart för fackmannen att man som delignifieringsaccelererande förening även kan använda ett flertal typer av osubstituerade eller substituerade kinoner eller hydrokinoner, såsom antrakinon, bensokinon eller naftokinon, eller salter av dessa eller andra liknande föreningar, eftersom sådana föreningar har visat sig ge en liknande effekt. l,4-dihydro-9,lO- dihydroxy-antracen visat sig vara speciellt lämplig för Vid utövande av uppfinningen har användning som delignifieringsaccelererande förening.

Vid utövande av förfarandet enligt uppfinningen har de bästa resultaten erhållits när huvudandelen av den delignifieringsaccelererande föreningen 'tillsätts j. den tidigare nämnda medströms kokzonen.

Därvid bör den totala satsningen av den delignifierings- accelererande föreningen överstiga l kg per ton absolut 10 15 20 25 30 35 510 775 6 torr ved, och företrädesvis överstiga 1,5 kg per ton absolut torr ved. Den optimala satsningen ligger mellan 1,8 och 2,5 kg per ton absolut torr ved.

Den mängd delignifieringsaccelererande förening som satsas till impregneringssteget, skall vara mindre än 50 vikt-% av den totala satsningen, och företrädesvis mindre än 30 vikt- %. De bästa resultaten erhålls om mindre än 10 vikt-% av den totala satsningen av den delignifieringsaccelererande föreningen tillsätts till impregneringssteget. också delignifieringsaccelererande förening som satsas skall Det har visat sig att den totala mängden överstiga 0,5 vikt-% av den totala mängden effektivt alkali (EA), räknat som Na0H, som satsas i processen.

Företrädesvis bör den totala mängden delignifierings- accelererande förening överstiga 1 vikt-%, och mest fördraget ligga mellan 1,1 till 1,5 vikt-% av den totala mängden satsat effektivt alkali (EA).

Genom att den ovannämnda första kokvätskan återförs till impregneringssteget möjliggörs att en högre koncentration av 0H>joner, jämfört med vid konventionell soda- antrakinonkokning, kan uppnås i kokningssteget, speciellt i början av den nämnda medströms kokzonen. Dessutom innebär återföringen att värmeenergiförlusterna minimeras.

Sammantaget ger detta en.effektivare delignifieringsprocess vilket gör det möjligt att uppnå ett andra huvudsyfte med uppfinningen, nämligen att tillhandahålla ett förfarande för framställning av kemisk massa som kräver en lägre temperatur vid kokningen än hittills kända förfaranden för framställning av massa utan svavelhaltiga kokvätskor, exempelvis soda-antrakinonkokning enligt känd teknik. 10 15 20 25 30 35 510 775 7 Den lägre temperaturnivå, som kan användas i förfarandet enligt uppfinningen, ger en lägre energiförbrukning och en mindre risk för att kolhydratnedbrytning uppstår.

Det har visat sig att temperaturen i impregneringssteget, vid utövande av uppfinningen, kan ligga inom intervallet 80-140 °C, men att den företrädesvis bör ligga mellan 100 och l30°C, och att temperaturen allra mest föredraget bör ligga meiian 120 och 125 °C. i Temperaturen i. det efterföljande kokningssteget kan vid kokning av barrved ligga inom intervallet 150 - l70°C, men skall företrädesvis ligga mellan 158 och l63°C.

Vid kokning av lövved kan temperaturen i nämnda kokningssteg ligga inom intervallet 140-165 °C,och skall företrädesvis ligga mellan 155 och 158 °C.

Det har visat sig vara speciellt fördelaktigt om kokningen genomförs isotermiskt i åtminstone två angränsande zoner i det nämnda kokningsteget.

Enligt en föredragen utföringsfor¶1av uppfinningen tillförs enïmetallkomplexbildare till impregneringssteget eller till ett annat steg uppströms kokningssteget. Därvid avses med metallkomplexbildare en förening som har förmågan att binda för massaframställningsprocessen skadliga metaller i form av> metallkomplex, vilka om så krävs kan, bortföras ur PIOCGSSEII .

Sålunda kan metallkomplexinnehållande avdragsvätska som avdragits från impregneringsteget, bortföras från processen eller föras till indunstning. Därvid kan också ett överskott av kokvätska som avdragits från kokningssteget samtidigt föras till indunstning. 510 775 10 15 20 25 30 35 8 Exempel på föreningar som är lämpliga för användning som metallkomplexbildare är DTPA, dietyltriaminpentaättiksyra, och EDTA, etylendiamintetraättiksyra, men även andra likartade föreningar kan användas. DTPA har visat sig vara mest fördelaktig för användning i förfarandet enligt uppfinningen.

Enligt en fördragen utföringsform av uppfinningen tillförs en andra kokvätska, med en lägre koncentration av OH>joner än i den nämnda första kokvätskan, till den tidigare nämnda förlängda förträngningszonen.

Vid utövande av förfarandet enligt uppfinningen ligger kappatalet efter kokningssteget, vid kokning av barrvedsmassa som är avsedd för blekning, mellan 15 och 30 och företrädesvis mellan 18 och 25.

Vid kokning av för blekning avsedd lövvedsmassa ligger kappatalet mellan 9 och 25 och företrädesvis mellan 12 och 18.

Vid kokning av högutbytesmassa som ej skall blekas, ligger kappatalet mellan 40 och 100, och företrädesvis mellan 50 och 85.

Det har visat sig att massa som framställts genom förfarandet enligt uppfinningen och som därefter syrgasdelignifierats på för fackmannen välbekant sätt, kan blekas till en ljushet som överstiger 80 %ISO, både genom ECF-blekning och TCF-blekning (ECF : Elementary Chlorine Free, TCF : Totally Chlorine Free).

I det fall att högre ljushetsnivåer är nödvändiga, exempelvis högre än 85 %ISO, i vissa fall högre än 88 %ISO, har det visat sig att massa som framställts genom förfarandet enligt uppfinningen, förvisso kan blekas till 10 15 20 25 30 35 510 775 9 sådana höga ljushetsnivåer, men att förbrukningen av blekkemikalier blir högre än vid blekning av konventionell syrgasdelignifierad sulfatmassa.

Vid ECF-blekning av framställts förfarandet enligt uppfinningen, har det visat fördelaktigt om bleksekvensen innefattar blekstegen (DQ)(PO).

IIIGSSa, SOm QQIIOIT! Vid TCF-blekning används fördelaktigt en bleksekvens som innefattar blekstegen (Q)(OP)(ZQ)(PO).

För övrigt kan förfarandet enligt uppfinningen utövas med hjälp av, för fackmannen välbekant, apparatur och utrustning lämpad för massaberedning.

Tack vare förfarandet enligt uppfinningen erhålls, jämfört med svavelfri kokning enligt känd teknik, en effektivare kokningsprocess och de tidigare nämnda fördelarna p.g.a. att lägre processtemperaturer kan användas.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING: Ur de bifogade figurerna 1, 2, 3 och 4 framgår typiska resultat från malningsförsök som gjorts med oblekta massor erhållna genom förfaranden enligt uppfinningen (nrf_ITC 1666 och ITC 1668). För jämförelse redovisas motsvarande resultat för massor som framställts genom konventionell ITC-sulfatkokning (nr. ITC 1544) och antrakinonkokning (ITC 1618) enligt känd teknik. genom soda- De bifogade figurerna 5, 6, 7, och 8 visar resultat från malningsförsök: med blekta. massor som framställts genom förfaranden efter enligt uppfinningen och som syrgasdelignifiering blekts med ECF-blekning med bleksekvensen (DQ)(PO), respektive med TCF-blekning med bleksekvensen Q(OP)(ZQ)(PO). Därvid visar 10 15 20 25 30 35 510 775 10 fig. 1 dragindex som en funktion av antalet varv vid malning i PFI-kvarn, fig. 2 rivindex som en funktion av antalet varv vid malning i PFI-kvarn, fig. 3 rivindex som en funktion av dragindex, fig. 4 dragindex som en funktion av densitet, fig. 5 dragindex som en funktion av antalet varv vid malning i PFI-kvarn, fig. 6 rivindex som en funktion av antalet varv vid malning i PFI-kvarn, fig. 7 rivindex som en funktion av dragindex, och fig. 8 dragindex som en funktion av densitet.

EXEMPEL: Uppfinningen belyses i det följande med processdata och resultat från ett redovisas i de efterföljande tabellerna 1 till 7. I antal laboratorieförsök. Försöken tabellerna redovisas kokningsförsök med förfaranden enligt uppfinningen och försök med konventionell isotermisk (ITC) sulfatkokning samt försök med isotermisk (ITC) soda- antrakinonkokning enligt känd teknik. Dessutom redovisas syrgasdelignifierings- och resultat från ett antal blekningsförsök.

Under försöken genomfördes kokning av barrvedsflis i laboratorieskala på ett standardiserat sätt enligt nedan.

Därvid simulerades en kontinuerlig kokningsprocess. 10 15 20 25 30 35 510 775 ll Förbasning: Skandinavisk barrvedsflis motsvarande 1,8 kg absolut torr flis satsades till en cirkulationskokare och utsattes för basning under 5 minuter vid 110 °C och ett tryck av 1,0 bar.

Impregnering: Impregneringsvätska tilläts cirkulera igenom kokaren under 45 minuter vid 125 °C samtidigt som ett kvävgastryck om 10 bar påfördes.

Under de två försöken med förfarandet enligt uppfinningen användes för impregneringen kokvätska som avdragits och återförts ifrån den efterföljande kokningsfasen. Därvid erhölls ett förhållande vätska : ved om 5,5 : 1. Dessutom tillsattes vid impregneringen 2 kg per ton absolut torr ved av en metallkomplexbildare, DTPA.

Vid försöket med isotermisk (ITC) soda-antrakinonkokning enligt känd teknik innehållande OH-joner, varvid förhållandet vätska : ved användes en impregneringsvätska var 3,6 : 1. I detta försök tillsattes ingen metallkomplex- bildare till impregneringen. Däremot tillsattes 1 kg per ton absolut torr ved av en delignifieringsaccelererande förening, 1,4-dihydro-9,l0-dihydroxyantracen.

Vid försöket med konventionell sulfatkokning tillsattes endast konventionell vitlut, förhållandet 3,6:1. Sålunda tillsattes i detta försök varken någon delignifierings- isotermisk (ITC) vätskazved var varvid accelererande förening eller någon metallkomplexbildare.

Medströmskokning: Efter utförd impregnering släpptes kvävgastrycket ut ur kokaren och temperaturen höjdes till koktemperaturen 510 775 10 15 20 25 30 35 12 kokvätska samtidigt som satsades. ytterligare Uppehållstiden under denna fas var 60 minuter.

Under de två försöken med kokning enligt uppfinningen avdrogs efter impregneringen all fri vätska och ersattes med kokvätska innehållande OH>joner så att ett förhållande vätska : ved om 4 : l erhölls. Vid medströmskokningen tillsattes dessutom 2 kg per ton absolut torr ved av den tidigare nämnda delignifieringsaccelererande föreningen.

Vid försöket med isotermisk (ITC) soda-antrakinonkokning enligt känd teknik tillsattes ytterligare kokvätska så att förhållandet vätska : ved blev 4 : l. Dessutom tillsattes 0,5 kg per ton absolut torr ved av den tidigare nämnda delignifieringsaccelererande föreningen.

Vid försöket med konventionell isotermisk (ITC) sulfatkokning tillsattes endast konventionell vitlut så att ett förhållande vätska : ved om 4 : 1 erhölls.

Motströmskokning: Efter motströmskokning, varvid 7,2 l kokvätska innehållande 25 g/l effektivt alkali (EA) räknat som NaOH, successivt avslutad medströmskokning inleddes en pumpades in och fick förtränga motsvarande mängd använd kokvätska från densamma som under medströmskokningen utom i försök nr. ITC medströmskokningen. Temperaturen var 1668 där temperaturen, från att ha legat på en lägre nivå under medströmskokningen, höjdes under motströmskokningen.

Koncentrationen av kokvätskan i motströmsfasen inställdes så att omkring 15 - 25 g/l effektivt alkali (EA) kvarstod vid avslutad motströmskokning.

Vid försöket med isotermisk (ITC) soda-antrakinonkokning enligt känd teknik tillsattes vid motströmskokningen 10 15 20 25 30 35 510 775 13 dessutom 0,5 kg per ton absolut torr ved av den delignifieringsaccelererande föreningen.

Förlängd förträngningstvätt - Hi-Heat: I den förlängda förträngningsfasen fortsatte utbytet av kemikalier mellan förbrukad kokvätska och tillförd kokvätska vid samma temperatur som under medströms- och motströmskokningen. Därvid satsades en kokvätska innehållande 10 g/1 effektivt aikaii (EA) räknat som Naou.

På detta sätt förträngdes 10,3 l kokvätska under 180 minuter.

Slutligen överfördes den färdigkokta flisen till en propellerförsedd desintegrator för defibrering under 15 minuter. Efter tvättning och förtjockning av den erhållna, osilade massan, bestämdes utbytet. Därefter silades massan i två steg, varvid det grövre rejektet avskiljdes i en perforerad silkorg med en håldiameter av 1,5 mm vid ett vattentryck om 150 kPa. Det resterande finrejektet avskiljdes på en vibrerande plansil med 0,15 mm spalt.

Processbetingelser under kokningen och resultat, erhållna genom förfaranden enligt föreliggande uppfinning, framgår ur den bilagda tabell 1, se försöken nr. ITC 1666 och_ITC 1668. För nämnda tabeii 1 motsvarande resultat för ett jämförelse redovisas i processparametrar och kokningsförsök utfört med konventionell isotermisk (ITC) sulfatkokning, se försök nr. ITC 1544. Likaså redovisas i nämnda tabell 1 motsvarande processparametrar och resultat för ett kokningsförsök utfört med isotermisk (ITC) soda- antrakinonkokning enligt känd teknik, se försök nr. ITC 1618.

I den bilagda tabell 2 redovisas processparametrar från två syrgasdelignifieringsförsök, i detta fall för massa som kokts genom konventionell ITC-sulfatkokning respektive för 10 15 20 25 30 35 510 775 14 massa som kokts genom ett förfarande enligt uppfinningen. Övriga massor syrgasdelignifierades på likartat sätt, varefter massorna utsattes för blekning.

I tabell 3 redovisas processparametrar och resultat från (DQ)(PO).

Förkortningen ECF står därvid för Elementary Chlorine Free ECF-blekningsförsök med bleksekvensen g och får, liksom de i bleksekvensen använda förkortningarna, anses vara bekant för fackmän inom området. I de i tabell 3 redovisade försöken blektes, efter syrgasdelignifiering, massa som kokts genom konventionell ITC-sulfatkokning kokts antrakinonkokning enligt känd teknik. respektive massa som genom isotermisk soda- I tabell. 4 redovisas motsvarande processparametrar' och likaså från ett ECF-blekningsförsök med (DQ)(PO), men i detta fall för en syrgasdelignifierad massa som kokts genom ett förfarande resultat bleksekvensen enligt uppfinningen.

I tabell 5 redovisas likaså resultat från blekningsförsök kokts uppfinningen, men i «detta fall med en TCF-bleksekvens enligt Q(OP)(ZQ)(PO). Därvid står förkortningen TCF_för med en syrgasdelignifierad massa som enligt Totally Chlorine Free, vilket, liksom bleksekvensen, torde vara bekant för fackmän inom området.

I tabell 6 redovisas massaegenskaper för de oblekta massor som erhölls genom de i tabell 1 redovisade kokningsförsöken.

Slutligen redovisas i tabell 7 massaegenskaper för massa som kokts genom ett förfarande enligt uppfinningen, och som efter syrgasdelignifiering blekts genom ECF-blekning, med bleksekvensen (DQ)(PO), respektive genom TCF-blekning med bleksekvensen Q(OP)(ZQ)(PO). 10 15 20 25 30 35 510 775 15 SLUTSATSER: Utgående från vad som redovisas i de bilagda figurerna och tabellerna kan man dra följande slutsatser.

Oblekt barrvedsmassa som framställts genom förfarandet enligt uppfinningen uppvisar, vid samma kappatal, utbyten och rivstyrkor på samma nivå som för en sulfatmassa framställd genom konventionell ITC-sulfatkokning.

Massa som framställts enligt uppfinningen uppvisar klart högre rivstyrka än massa som framställts genom isotermisk (ITC) soda-antrakinonkokning enligt känd teknik.

Det framgår också att förfaranden enligt uppfinningen gör det möjligt att uppnå samma kappatal som erhålls genom konventionell ITC-sulfatkokning vid en H-faktor av samma storleksordning.

Från försöket med isotermisk soda-antrakinonkokning enligt känd teknik framgår att det därvid krävs en avsevärt högre H-faktor för att uppnå samma kappatal, jämfört med kokning enligt uppfinningen.

Detta innebär alltså att förfarandet enligt uppfinningen, till skillnad från isotermisk soda-antrakinonkokning enligt känd teknik, gör det möjligt att sänka koktemperaturen till samma nivå som för konventionell ITC-sulfatkokning, vilket ger betydande energibesparingar och mindre risk för att kolhydratnedbrytning uppstår.

Utgående från de j. PFI-kvarn utförda malningsförsöken, förefaller det som om oblekt massa som kokts enligt malvarv än de två uppfinningen kräver flera referensmassorna som kokats enligt känd teknik. 10 15 20 510 775 16 Blekningsförsöket med (DQ)(PO)-bleksekvens (ECF-blekning) visar att en fullgod ljushet kan uppnås för massa som framställts enligt uppfinningen.

Likaså visar Q(oP) (zQ)(Po) - bleksekvens (TCP-blekning) att en fullgod ljushet även i blekningsförsöket med detta fall kan uppnås för massa som framställts enligt uppfinningen.

Sammanfattningsvis visar de erhållna resultaten att förfarandet enligt uppfinningen gör det möjligt att framställa både oblekta och blekta massor med fullgoda massaegenskaper, utan någon användning av svavelhaltiga kokvätskor och med en avsevärt lägre koktemperatur än vid isotermisk soda-antrakinonkokning enligt känd teknik.

Föreliggande uppfinning har i det föregående åskådliggjorts med hjälp av exempel innefattande processdata och resultat från ett antal försök. Uppfinningen är dock på intet sätt begränsad till vad som därvid har angivits utan kan ramen för de bilagda naturligtvis varieras inom patentkraven. 510 775 17 Tabell 1 LABORATORIEKOKRAPPORT ALLMANNA PROCESSFORHALLANDEN Vedslag Skandinavisk barrved, flis Förbasning, min 5 Temperatur, °C 110 Tryck, bar 1,0 Förh. vätskazved 4,0 FORSOKSTYP ENL. KAND TEKNIK ENL. UPPFINNINGEN PROCESSTYP SULFAT SODA-AQ MODIFIERAD SODA-AQ (ITC) (ITC) (ITC),impregnering ' med återförd avdragslut- vätskazved = 5,5:1 FORSOK NR. ITC 1544 1618 1666 1668 IMPREGNERING Tid, minuter 45 45 45 45 Temperatur, °C 125 125 125 125 AQ-satsning, kg/BDMT - 1 - - DTPA-satsn., kg/BDMT - - 2 2 Alkaliförbrukning, kg EA/BDMT ved 105 96 89 86 MEDSTROMSKOKNING Tid, minuter 60 60 60 60 Temperatur, °C 159 168 160 145 AQ-satsning, kg/BDMT - 0,5 2 2 Alkaliförbrukning, kg EA/BDMT ved 31 42 77 60 MOTSTROMSKOKNING Tid, minuter 60 60 60 60 Temperatur, °C 159 168 160 162 AQ-satsning, kg/BDMT - 0,5 - - Alkaliförbrukning, kg EA/BDMT ved 20 17 18 29 FORL. FORTR. TVATT ' Tid, minuter 180 180 180 180 Temperatur, °C 159 168 160 162 Alkaliförbrukning, kg EA/BDMT ved 11 22 5 14 RESULTAT H-factor 1867 3960 2024 2055 Alkaliförbrukning, tot.kg EA/BDMT ved 167 177 189 189 Utbyte, % av ved 46,9 45,4 45,3 45,4 Rejekt, % av ved <0,1 <0,1 0,3 <0,1 Kappatal 23,8 25,1 22,8 23,8 viskositet, dmß/kg 1326 940 1018 1022 Metallinnehållz Mg/Mn, ppm 60/74 69/29 106/29 100/31 Ca/Cu, ppm 610/1,6 770/2,7 550/3,6 430/3,4 Fe, ppm 8,2 18 30 45 (AQ delignifieringsaccelererande förening) 510 775 18 Tabell 2 SYRGASDELIGNIFIERING Syrgasdelignifiering i laboratorieskala av massa som kokts med kønventionell ITC-sulfatkokning respektive enligt uppfinningen.

MASSA FRAN KOK NR., ITC 1544, ITC 1666, TYP AV KOKNING SULFAT (ITC) SVAVELFRI 1_:NL. KÄND KOKNING ENL.

TEKNIK UPPFINNINGEN Syrgasdelignifiering nr. S-1429 S-1459 INNAN SYRGASDELIGNIFIERING Kappatal 23,8 22,8 Viskositet,«mü/kg 1326 1018 SYRGASDELIGNIFIERING Torrhalt, % 10 10 Temperatur,°C 95 95 Tid, minuter 60 60 Initialtryck, bar 5 5 NaOH-satsning, kg/BDMT 20 20 MgSOrsaxsning, kg/BDMT 3 3 EFTER SYRGASDELIGNIFIERING slut-pH 11,4 11,0 Kappatal 10,3 11,1 Viskositet, dmP/kg 1031 884 BLEKNINGSRAPPQRT (DQXPo) 19 Tabell 3 510 775 (DQ)(PO)-blekning av syrgasdelignifierad barrvedsmassa som kokts med konventionell ITC-sulfatkokning, samt barrveds- massa som kokts med SODA-AQ-kokning enligt känd teknik.

Peroxidsatsning, kg/ADMT Peroxidförbrukning, kg/ADMT 18 28 37 12 20 29 MASSA FRAN KOK NR., ITC 1544, ITC 1618, TYP AV KOKNING SULFAT (1TC) SODA-AQ KITC) ENL. KAND ENL. KAND TEKNIK TEKNIK Syrgasdelignifiering nr. S-1429 S-1444 Blekningsförsök nr. B-3054 B-3113 INNAN BLEKNING -Kappatal “ ' 10,3 10,3 Viskositet,|mf/kg 1031 810 (DQ) - KLORDIOXIDSTEG Torrha1t,% 10 10 Temperatur, °C 55/70* 55/70* Tid, minuter 30+60* 30+60* Klormultipel, kg a. Cl/ BDMT/Kappatal 2,0 2,0 Satsning aktivt Cl, kg/BDMT massa 20,6 20,6 Resterande aktivt Cl, kg/BDMT massa 0 0 Initial-pH UySOQ 4 4 EDTA-satsning, kg/BDMT 2* 2* NaOH-satsning, kg/BDMT 10* 12 Slut-pH 2,0/4,9* 1,9/5,0* Kappatal 3,7 3,7 Viskositet, dmVkg 1044 786 Mg/Mn/Ca, ppm 140/0,7/190 Cu/Fe, ppm 0,7/27 [PO] - PEROXIDSTEG Torrha1t,% 10 10 10 10 10 10 Temperatur, °C 110 110 110 110 110 110 Tid, minuter 180 180 180 180 180 '180 Medeltryck, bar (övertr.) 5 S 5 5 5 5 MgSO4-satsning, kg/BDMT 3 3 3 3 3 3 DTPA-satsning, kg/BDMT 2 2 2 2 2 2 Hßg- satsning, kg/BDMT 20 30 40 20 30 40 NaOH-satsning, kg/BDMT 20 25 30 20 25 30 H55- förbrukning, kg/BDMT 12,6 21,6 31,3 14,3 21,9 31,7 Slut-pH 10,2 10,5 10,7 10,2 10,3 10,6 Kappatal 1,6 1,5 1,4 1,1 1,0 0,9 Viskositet, dn?/kg 859 736 637 712 669 574 Ljushet, %ISO 90,5 91,1 91,6 84,2 85,7 87,9 Eftergulning, %ISO 83,1 33,4 39,0 Satsning aktivt Cl, kg/ADMT 19 19 19 19 19 19 18 28 37 13 20 29 510 775 20 Tabell 4 BLEKNINGSRAPPORT (DQXPO) (DQ)(PO)-blekning av syrgasdelignifierad barrvedsmassa som framställts genom förfarandet enligt uppfinningen.

MASSA FRAN KOK NR., ITC 1566, TYP AV KOKNING ENL.

UPPFINNINGEN Syrgasdelignifiering nr. S-1459 Blekningsförsök nr. B-3158 INNAN BLEKNING Kappatal 11,1 Viskositet, dn?/kg 884 (DQ| - KLORDIOXIDSTEQ Torrhalt,% 10 Temperatur,°C 55/55* Tid, minuter 30+60* Klormultipel, kg a. Cl/ BDMT/Kappatal 2,0 Satsning aktivt Cl, kg/BDMT massa 22,2 Resterande aktivt Cl, kg/BDMT massa 0 Initial-pH ULSOQ 4 EDTA-satsning, kg/BDMT 2* NaOH-satsning, kg/BDMT 12* Slut-pH 1,9/5,0* Kappatal 4,4 Viskositet,<üfi/kg 880 Mg/Mn/Ca, ppm 131/0,4/181 Cu/Fe, ppm 2,3/9 (PO) - PEROXIDSTEG Torrhalt,% 10 10 10 Temperatur,°C Tid, minuter Medeltryck, bar (övertr.) MgS04-satsning, kg/BDMT DTPA-satsning, kg/BDMT H53- satsning, kg/BDMT NaOH-satsning, kg/BDMT H45- förbrukning, kg/BDMT Slut-pH Kappatal Viskositet, dnfi/kg Ljushet, %ISO Eftergulning, %ISO 110 110 110 180 180 180 s 5 s 3 3 3 2 2 2 20 30 40 22 26 30, 15,0 21,4 30,0 10,5 10,6 10,6 1,0 0,9 0,9 745 711 657 87,8 88,9 89,5 85,7 86,7 87,2 Satsning aktivt Cl, kg/ADMT 21 21 21 Peroxidsatsning, kg/ADMT 19 28 37 Peroxidförbrukning, kg/ADMT 14 20 28 21 510 775 Tabell 5 BLEKNINGSRAPPORT Q(OP)(ZQ)(PO) Q(OP)(ZQ)(PO)-blekning av syrgasdelignifierad barrvedsmassa från kok nr. ITC 1666 (ENLIGT UPPFINNINGEN).

INNAN Kappatal 11,1 BLI-:KNING viskositet, auf/kg 884 Q - STEG Torrhalt,% 10 Temperatur, °C 70 Tid, minuter 60 lgSOrsatsning, kg/BDMT 2 EDTA-satsning, kg/BDMT 2 Slut-pH . 4,9 Mg/Mn/Ca, ppm 249/0,6/131 Cu/Fe, ppm 2,5/2 (OP) - STEG Torrha1t,% 10 Temperatur,°C 100 Tid, minuter 60 Initialtryck, bar (över.) 5 MgS0fsatsning, kg/BDMT 3 Hfiy- satsning, kg/BDMT 4 Na0H-satsning, kg/BDMT 8 H55- förbrukning, kg/BDMT 3,4 Slut-pH 11,0 Kappatal 6,2 Viskositet, dn?/kg 844 (ZQ) - STEG Torrha1t,% 10 Temperatur, °C 50/50* Tid, minuter 20s+45* (3-satsning, kg/BDMT 3 Igsøfsatsning, kg/BDMT 5,5 Na0H-satsning, kg/BDMT 3* EDTA-satsning, kg/BDMT 2* Slut-pH 3,2/4,9* Kappatal 2,8 Viskositet, dn?/kg 739 (PO) - STEG Torrha1t,% 10 10 10 Temperatur,°C 105 105 105 Tid, minuter 120 120 120 Initialtryck, bar (öv.) 5 5 5 MgSOrsatsning, kg/BDMT 3 3 3 DTPA-satsning, kg/BDMT 2 2 2 H55- satsning, kg/BDMT 15 25 35 NaOH-satsning, kg/BDMT 19 23 26 Hgä- förbrukning, kg/BDMT 9,0 14,3 23,3 Slut-pH 10,5 10,6 10,7 Kappatal 1,2 l,l 0,9 Viskositet, dm?/kg 691 674 644 LjUShGt, %ISÛ 8619 8816 90/0 Eftergulning, %ISO 95,0 35,5 83,1 Peroxidsatsning, kg/ADMT 18 27 36 Peroxidförbrukn., kg/ADMT 12 16 25 510 775 22 Tabell 6 MASSAEGENSKAPER - OBLEKT MASSA EFTER KOKNING MASSATYP ENLIGT KAND ENLIGT TEKNIK UPPFINNINGEN Massa nr. ITC ITC ITC ITC 1544 1618 1666 1668 Kappatal 23,8 25,1 22,8 23,8 Viskositet, dn?/kg 1326 940 1018 1022 Viktad medelfiberlängd, mm 2,37 2,36 2,49 2,52 Fiberstyrka - zero span, Nm/g 149 137 145 148 Intergolerade massaegenskager vid dragindex 80 kNm¿kg: PFI-kvarn, varv 900 1100 *1400 1600 Schopper-Rieglertal, °SR 15,5 16,5 16,5 17,0 Densitet, kg/ml 630 640 620 620 Luftresistens, sek/l00ml 3,0 4,0 3,0 4,0 Sprängindex, MN/kg 6,0 5,3 5,6 5,7 Rivindex, Nm?/kg 19,5 17,4 20,2 19,2 Tabell 7 1 MAssAEGENsKAPER - SYRGASDELIGNIFIERAD BARRvEDsMAssA ERAMSTÅLLD GENoM EÖRFARANDET ENLIGT UPPEINNINGEN, EFTER EcE-BLEKNING RESPEKTIVE EFTER TcE-BLEKNING ELEKsEKvENs (DQ) (Po) Q(oP) (zQ) (Po) Blekningsförsök nr. B-3158 B-3159 Kappatal 0,9 --- ' Viskositet, dn?/kg 721 661 Ljushet, %ISO 89,1 88,9 Viktad medelfiberlängd, mm 2,16 2,22 Fiberstyrka - zero span, Nm/9 112 105 Intergolerade massaegenskager vid dragindex 80 kNm¿kg: PFI-kvarn, varv 1300 1400 Schopper-Rieglertal, °SR 17,5 19,5 Densitet, kg/m2 660 660 Luftresistens, sek/l00ml 4,0 4,6 Sprängindex, MN/kg 6,2 6,4 Rivindex, Nu?/kg 17,4 16,5

Claims (22)

10 15 20 25 30 35 107183 UPH 1997-08-22 23 PATENTKRAV:'

1. Förfarande för framställning av kemisk massa av sönder- delat cellulosahaltigt fibermaterial, innefattande minst ett impregneringssteg följt av minst ett kokningssteg med minst en medströms kokzon och minst en motströms kokzon, och som avslutning av kokningssteget minst en förlängd förträngningszon, varvid en delignifieringsaccelererande förening tillförs till åtminstone ett av nämnda steg, k ä n n e t e c k n a t a' v att till nämnda impregneringsteg tillförs en första kokvätska som avdragits från ett läge nedströms impregneringssteget, varvid nämnda första kokvätska väsentligen innehåller OH>joner som aktiv substans, och att koncentrationen av Off-joner i nämnda medströms kokzon är minst 20 % högre än i nämnda impregneringssteg, samt att den. mängd delignifierings- accelererande förening som satsas till impregneringssteget är mindre än 50 vikt-% av den totala satsningen av nämnda delignifieringsaccelererande förening.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknatavatttemperatureni impregneringssteget ligger inom intervallet 80-140 °C, företrädesvis mellan 100 och 130 °C och mest föredraget mellan 120 och 127 °C, och att temperaturen i det efterföljande kokningssteget vid kokning av barrved ligger inom intervallet 150 - 170 °C, företrädesvis mellan 158 och 163°C, och att temperaturen i nämnda kokningssteg vid kokning av lövved ligger inom intervallet 140 - 165 °C, företrädesvis mellan 155 och 158°C.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att en metallkomplexbildare tillförs till nämnda impregneringssteg eller till ett annat steg uppströms nämnda kokningssteg. 510775 10 15 20 25 30 35 510 775 24

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att en andra kokvätska, med en lägre koncentration av Oflßjoner än i den nämnda första tillförs till den förträngningszonen. kokvätskan, nämnda förlängda

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att huvudandelen av nämnda delignifieringsaccelererande förening tillsätts i nämnda medströms kokzon.

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att den totala satsningen av nämnda delignifieringsaccelererande förening överstiger 1 kg per ton absolut torr ved, företrädesvis överstiger 1,5 kg per ton absolut torr ved, mest fördraget ligger mellan 1,8 och 2,5 kg per ton absolut torr ved.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att att koncentrationen av OH -joner i nämnda medströms kokzon är minst 50% högre än i nämnda impregneringssteg, samt att den mängd delignifieringsaccelererande förening som satsas till impregneringssteget är mindre än 30 vikt-%, mest föredraget mindre än 10%, av den totala satsningen av nämnda delignifieringsaccelererande förening.

8. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att den totala mängden satsad delignifieringsaccelererande förening överstiger 0,5 vikt- %, företrädesvis överstiger 1 vikt-%, mest fördraget ligger mellan 1,1 till 1,5 vikt-% av den totala mängden satsat effektivt alkali (EA) räknat som NaOH. 10 l5 20 25 30 35 510 775 25

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att koncentrationen av OH@ joner i början av nämnda medströms kokzon överstiger 0,5 mol/l, företrädesvis överstiger 0,7 mol/l, mest föredraget överstiger 1,0 mol/l.

10. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att en ytterligare tillsats av OH=joner adderas till den nämnda första kokvätskan innan den tillförs till det nämnda impregneringssteget.

11. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att kokningen genomförs isotermiskt i åtminstone två angränsande zoner i det nämnda kokningsteget.

12. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att ett överskott av nämnda första kokvätska som avdragits från ett läge nedströms impregneringssteget och en metallkomplexinnehållande avdragsvätska som avdragits från impregneringsteget, förs till indunstning.

13. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att kappatalet efter kokningssteget, vid kokning av barrvedsmassa avsedd för blekning, ligger mellan 15 och 30 och företrädesvis mellan 18 och 25.

14. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att kappatalet efter kokningssteget, vid kokning av' lövvedsmassa avsedd för blekning, ligger mellan 9 och 25 och företrädesvis mellan 12 och 18. 10 15 20 25 30 35 510 775 26

15. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att kappatalet efter kokningssteget, vid kokning av högutbytesmassa som ej skall blekas, ligger mellan 40 och 100, företrädesvis mellan 50 och 85.

16. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att massa, som är avsedd för ECF-blekning, efter kokningssteget och mest fördraget efter ett mellanliggande syrgasdelignifieringssteg, bleks till en ljushet överstigande 80 %ISO, företrädesvis överstigande 85 %ISO, mest fördraget överstigande 88 %ISO.

17. Förfarande enligt patentkrav 16, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda ECF-blekning innefattar blekstegen (DQ)(PO).

18. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att massa, som är avsedd för TCF-blekning, efter kokningssteget och mest fördraget efter ett.mellanliggande syrgasdelignifieringssteg, bleks till en ljushet överstigande 80 %ISO, företrädesvis överstigande 85 %ISO, mest fördraget överstigande 88 %ISO.

19. Förfarande enligt patentkrav 18, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda TCF-blekning innefattar blekstegen (Q)(OP)(ZQ)(PO).

20. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att den nämnda delignifieringsaccelererande föreningen innefattar osubstituerade eller substituerade kinoner eller hydrokinoner, eller salter av sådana föreningar. 10 510 775 27

21. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att den nämnda föreningen innefattar delignifieringsaccelererande antrakinoner, bensokinoner, naftokinoner eller salter av sådana föreningar.

22. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att den nämnda delignifieringsaccelererande föreningen innefattar 1,4- dihydro-9,10-dihydroxyantracen.