SE512491C2 - Sätt att behandla kemisk pappersmassa utan användning av klorhaltiga kemikalier - Google Patents

Description

512 491 2 (13) lignifieringssteg. Med de modifierade kokmetoder som utvecklats på senare år, har det emellertid visat sig vara möjligt att uppnå mycket låga kappatal utan styrkeförlust. Ex- empelvis är det möjligt att med en modifikation av Kamyrs kontinuerliga kokförfa- rande MCC (modified continuous Cooking) kombinerat med MC-oxygendelignifiering uppnå och underskrida kappatal 10 med barrved och kappatal 8 med lövved med bibe- hållna styrkeegenskaper, används dessutom det av Karnyr patentsökta ITCTM (Iso Thermal Cooking) förfarandet kan ännu lägre kappatal erhållas, med lätthet uppnås kappatal understigande 15 efter kokaren vilket ger under 10 efter oxygendelignifiering för barrved.

Modifikationen enligt lTC-förfarandet innebär att även Hi-heat-tvättzonen i den konti- nuerliga kokarens nedre del utnyttjas för motströmskokning (se SE-A-9203462). Detta åstadkommes genom att värma till full koktemperatur i Hi-heat-cirkulationen och att tillsätta alkalisk kokvätska till samma cirkulation. Den totala koktiden i motström för- längs därigenom till 3-4 timmar mot ca 1 timme vid konventionell MCC. Därigenom erhålles en mycket låg ligninkoncentration i slutet av koket, vilket ger en förbättrad selektivitet i delignifieringen, d v s vedens lignin utlöses effektivt utan närrmvärda an- grepp på cellulosan. Koket och oxygendeligriifieringen kan därigenom drivas till mycket låga kappatal utan att försämra massaegenskapema, vilket borgar för att blek- ning med kemikalier typ peroxid etc, kan användas för blekning upp till full ljushet med godtagbara massaegenskaper.

Ett generellt problem i samband med klorfii blekning är de relativt höga kostnaderna i samband med användning av icke klorinnehållande blekkemikalier, exempelvis peroxid. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett sätt att bleka kemisk pappersmassa utan användning av klorhaltiga medel, vid användning av peroxid, varvid peroxiden används på ett så effektivt vis som möjligt i syfte att kunna nå en färdigblekt massa med marknadsmässig ljushet till en relativt låg kostnad. Härvid är det viktigt att erhålla god metallavskiljning ur massan innan en kraftig peroxidsatsning görs. 512 491 3 (13) Föreliggande ändamål uppnås med apparatuppsätming för blekning av massa utan an- vändning av klorhaltiga kemikalier omfattande en blekeriapparatur med åtminstone två blektorn 7, 17 och tvättutrustning dem emellan varvid nämnda andra blektom är ett blekkärl ämnat för tiycksättning och att mellan nämnda blektom återfinns en tvätt- sekvens bestående av förträngningstvättapparat direkt följd av en konsistensförändrande tvättapparat.

Apparatuppsättningen enligt uppfinningen är i första hand ämnar för massa av medel- konsistens, d v s med en massakonsistens mellan 5-25%.

Bland fördelarna med en apparatuppsättriing enligt ovan kan nedan angivna faktorer uppräknas. En generell fördel med att använda diífusörer som tvättapparater är att dessa har mycket låg energiförbrukning. Dessutom kräver diffusörer ingen separat byggnad eftersom diffusörer levereras med inbyggda serviceplattformar som ger god arbetsmiljö. I de fall det eftersträvas är det även en fördel att man med hjälp av en diffusör kan erhålla mycket hög tvättverkningsgrad. I samband med TCP-blekning och önskemål om att kunna sluta fabriker är det viktigt att man med hjälp av en diffusör lättvindigt kan använda principen motströmstvätt. Därutöver gäller att diffusören fun- gerar utmärkt vid höga temperaturer och har ett minimalt platsbehov.

Att tvättpressar har placerats på de positioner som ovan visats beror främst på att det här finns (kan finnas) behov till påverkan av massans konsistens, d v s främst för ut- spädning efter tvätten. Ytterligare anledning till att tvättpressen valts i de angivna posi- tionerna är tvättpressens förmåga att utgöra effektivt vätskelås i förhållande till ett efterföljande steg varigenom erhålles god flexibilitet med avseende på pH- och temperaturskillnader. Generellt kan sägas att en mycket god tvättsekvens erhålles om man använder en diffusör följt av en tvättpress. Enligt en föredragen utiöringsform tillverkas alla apparater i rostfritt stål (exempelvis SIS 2364). Genom att använda blekerikemikalier (TCF) som p g a korrossionskäl ej kräver speciella material (exem- pelvis titan) vinner man bl a kostnadsfördelar. 512 491 4 (13) Enligt en ytterligare aspekt på uppfinningen visas ett föredraget utförande av ett TCF- blekeri.

Figgrbeskrivning I figuren visas ett föredraget utförande avseende appartuppsättningen i ett TCF-blekeri, företrädesvis i syfte att genomföra ett av oss i en annan patentansökan SE-93 03233 patentsökt förfarande. Fackmarmen inser dock att denna apparatuppsättrting även kan användas i samband med andra bleksekvenser.

Detaljbeskrivning Således visas i figur l med hjälp av en tjockare flödeslinje l hur den från vänster i figuren inkommande massan sekventiellt förflyttas mellan olika apparater genom blek- eriet. Först i bleklinjen återfinns ett lagringstom 4. Efter lagringstomet 4 följer en Kamyr® enkel diffusör 5 med stup 6. Därefter kommer ett första P-blektom 7 varefter massan leds till en i blekningen ingående första tvättpress 8 med därtill anslutande stup 9. Från stupet pumpas massan till åtminstone en ozonrnixeranordning 10 vilken efter- följs av en gasavskiljningsanordning 11. Efter gasavskiljning leds massan till en diffu- sör 12 som finns anordnad på toppen av ett lagringstom 13. Från botten av lagrings- tornet 13 föres massan till en andra tvättpress 14 med ett efterföljande stup 15 och företrädesvis en dem emellan anordnad uppvärmningsanordning 16 (lämpligen för lågtrycksånga 1) från sistnämnda stup 15 pumpas massan in i botten av ett blekkärl ämnat för trycksättnirig, företrädesvis dimensionerat för ett tryck vid toppen av åt- minstone 3 bar, mer föredraget 5 bar och helst 10 bar. Från toppen av tryckkärlet 17 föres massan vidare till ett avspänningskärl 18 därefter vidare till ett sista blektorn 19, vilket i toppen är anordnat med en Kamyr diffusör 20. 512 491 s (13) I samband med användning av den föredragna apparatuppsätmingen enligt uppfin- ningen beräknas den totala vattenförbrukningen understiga 20 m3/ADMT, företrädes- vis vara ca 15 m3/ADMT, varvid ca 10 m3/ADMT tillföres den sista diffusören 20 i form av tvättvätska och ca 4,5 m3/ADMT tillföres den första tvättpressen 8 i form av tvättvätska. Utgående filtrat 23 från sista diffusör 20 föres i motström till den andra tvättpressen 14 samt som spädvätska efter närrmda tvättpress 14. Alternativt kan en del av, eller hela, filtratet 23 som användes som tvättvätska på tvättpress 14 ersättas med vatten eller indunstningskondensat och överskottsvätska 23 sändas till indunsmirig.

Utgående filtrat 24 från tvättpressen 14 föres i huvudsak i motström som tvättvätska till den mittersta diffusören 12. En delström avgående filtrat 25 från den rnittersta diffii- sören 12 föres (företrädesvis ca 5 m3/ADMT) företrädesvis till indunstning och en andra delström användes som spädvätska efter den första tvättpressen 8. Avgående filtrat 26 fiån den första tvättpressen 8 ledes i motström som tvättvätska till den första diffusören 5. Företrädesvis användes avgående filtrat 27 fifån denna första diffusör 5 som tvättvätska och eventuellt som spädvätska på den första tvättpressen 2, varvid således även detta filtrat är avsett att kunna föras i motström. Altemativt låtes också detta filtrat 27 gå till avlopp/indunstning.

Nedan skall beskrivas i samband med vilka föredragna processer nämnda enskilda apparater i denna föredragna apparatuppsättning användes. Den ej i bleklinjen in- gående tvättpressen 2 användes frärnst i syfte att urtvätta organiskt material, varvid filtratet 28 företrädesvis föres i motström till föregående tvättapparat oftast ingående i en syrgasdeligriifieringsariläggriing. Dessutom används tvättpressen i syfte att reglera optimal massakonsistens till efterföljande stup 3 som utför buffert för pumpen till lagringstomet 4. I samband med utpumpning från lagringstomet 4 tillsättes komplex- bildare (företrädesvis EDTA) och göres en pH-justering (företrädesvis pH 4-6). I konan upp mot diffusören ges Q-behandling möjlighet att verka varigenom metaller binds upp av komplexen. De metallinnehållande komplexen urtvättas till önskad nivå i diffusören 5. Det har vid försök i Kamyr AB:s regi visat sig vara fördelaktigt att denna 512 491 6 (13) tvätt ej göres med allt för hög tvättverkningsgrad 1 vilken helst bör understiga 90%, företrädesvis understiga 85% och mer föredraget vara mellan 70 och 80%. Trots en apparat (diffusör) med hög tvättverkningsgrad har Kamyr i det föredragna exemplet lyckats få till en tillräckligt låg total tvättverkningsgrad genom att föra filtratet från diffusören i motströms. Efter diffusörtvätten 5 sker en uppjustering av pH företrädesvis genom tillsats av natriurnhydroxid. För vissa massor med låg halt av metalljoner har det visat sig att Q-steget före första P-steget kan utgå.

I stupet 6 efter diffusören tillsättes i samband med utpumpning en relativt liten mängd peroxid som är avsedd att främst ha en delignifierande verkan på massan i det första P- blektomet 7. Efter första P-steget följer så en tvättpress 8. I stupet 9 innan ozonsteget har man en tvättad-massa med önskad konsistens. Genom tillsättning av lämplig syra sänkes pH till i samband med ozonblekning lämplig nivå (företrädesvis pH 2-5).

Massan pumpas därefter till en mixeranordning 10 i vilken ozongasen tillsättes. Före- trädesvis användes två eller fler mixrar anordnade i serie efter varandra för ordentlig inmixning av ozonet. Därefter föres den ozonblekta/delignifierade massan vidare till ett avgasningskärl 1 1.

Enligt en mer föredragen utföringsform sker ozonblekningen vid relativt högt tryck, dvs ett tryck överstigande 5 bar företrädesvis kring 8-10 bar och (eller högre) utan an- vändande av något egentligt reaktorkärl efterföljande rnixrama. Anledningen är att ozo- net reagerar/sönderfaller så hastigt att reaktorkärlet fyller en mycket liten fimktion. En enkel rörledning kan vara tillräcklig. Det har även visat sig i existerande ozonanlägg- ningar att häftiga vibrationer uppstår i samband med avspänning av den trycksatta massan. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen (som ej är begränsad till användandet i samband med övriga apparatur som visas här) placeras en statisk mixer- anordning i anslutning till inloppet av avspärmingskärlet ll, (inloppet är företrädesvis placerat i bottnen) vilken statiska mixeranordning nyttogör trycket genom en sista in- mixning och därigenom också sänker (genom nyckfallet) det tryck som existerar vid utloppet in till avspärmingskärlet ll, varigenom problem med vibrationer kan elimine- l(x-y)/x- 100; där x är mängden av :nätt ämne i massa som inkommer till systemet för tvätt och y är återstående mängd av det samma efter tvätt. 512 491 7 (13) ras. Vilken form av statisk rnixeranordning som helst kan tänkas användas men lärnp- ligen användes en reglerbar anordning typ Karnyrs dp-rnixer (se patentansökan sE91oos3s).

Efter ozonsteget följer utan mellanliggande tvätt ett nytt Q-steg som skall göras med mycket god tvättverkningsgrad. Således bör en tvättverlmingsgrad av minst 85%, före- trädesvis minst 90 och mest föredraget minst 95% uppnås i tvätten 12 som är anordnad i anslutning till detta Q-steg. Denna tvätt består företrädesvis av en tvättdiñusör 12 följt av en tvättpress 16. I strukturen för uppbärande av tvättpressen 14 anordnas lämp- ligen en anordning 16 för inrnixning av lågtrycksånga, i syfte att höja temperaturen inför det trycksatta peroxidsteget 17, se SE930l960 Karnyr AB. I nämnda steg 17 genomföres en väsentlig del av blekningen av fibrema i massan genom tillsättning av NaOH och en relativt hög dos av peroxid i förhållande till Pl i detta andra steg. En viss mängd syrgas kan även tillsättas i en mixer som finns anordnad i bottnen av det trycksatt peroxidblekkärlet 17. Genom att därutöver hålla pH under 11,5 (förhållande- vis lågt) i detta blekkärl 17, skonas massan ytterligare och en fardigblekt massa med bättre egenskaper än nonnalt kan så erhållas. Den blekta massan utmatas i toppen av blekkärlet och föres till en avspänningsanordning 18, varefter massan föres till ett ytterligare blektom 19 för blekning medelst kvarvarande restperoxid. I toppen av nänmda blektom sker så den slutliga tvätten av massan med hjälp av en diffusör 20.

En stor fördel med det visade exemplet är att kombinationen av ett ozonsteg följt av ett Q-steg ger mycket bra metallavskiljning som är till stor nytta före det trycksatta peroxidsteget. Därutöver kan den visade apparaturen och flödesuppsättningen återföra alla restperoxider. Framför allt ger den visade processen en fardigblekt marknads- mässig massa med mycket goda egenskaper till en unikt låg kemikalieförbnikrring i samband med TCF -blekning Fackmannen inser att det beskrivna förfarandet ej begränsas av de ovangivna exemplen utan kan varieras inom ramarna för de efterföljande patentkraven. Således inses att man istället för ozon kan använda t ex persyror eller ett surt P-steg i det delignifierande sura steget. 512 491 s (isf.

De inom branschen gängse förkortade beteckningama för olika bleksteg har nästan genomgående använts, således avser "P" peroxid, "Z" ozon och "Q" komplexbildare.

Föredragen peroxid är väteperoxid och föredragen komplexbildare är EDTA eller DTPA, varvid dock förstås att för fackmannen välkända likvärdiga kemikalier kan användas.

Vidare inses att beskrivna tvättapparaten kan ersättas av liknande apparater med lik- artad funktion, varvid förstås att en diffiisör i huvudsak fimgerar enligt förträng- ningstvättprincipen och en tvättpress enligt förträngning- och förtjockningsprincipen.

Exempel 1 Tabell 1 512 491 9 (_13), Q P (ZQ) P bleaching of mill HW oxygen delignificated pulp.

Kappa No. 9.5 Viscosity, dm3/kg Q-Stage Consistency, % Temperature, OC Time, min 60 Charge EDTA, kg/BDMT 2 End pH Pl-stage Consistency, % Temperature, OC Time, min 240 Charge H202, kg/BDTM 30 End pH Brightness, % ISO ZQ-stage Consistency, % Temperature, OC Charge 03, kg/BDMT Initial pH 3 Time, min 60 Charge H202, kg/BDMT 2 End pH Brigthness, % ISO PZ-stage Consistency, % Temperature, °C Time, min 240 Charge H202, kg/BDMT 5 End pH Kappa No Viscosity, dm3/kg Brighmess, % ISO 1026 240 10.4 81.6 7.4 85.7 75 240 11.2 0.9 746 90.8 10 85 10.5 72.8 11.3 0.8 812 90.4 Exempel 2 Tabell 2 QP (ZE) PO bleaching of oxygen delignified HW kraft pulp Initial properties Kappa No Viscosity, dm3/kg Q-stage Consistency, % Temperature, OC Time, min Charge EDTA, kg/BDMT pH end P1-stage Consistency, % Temperature, OC Time, min Charge P, kg/BDMT pH end Brightness, % ISO ZE-stage Consistency, % Temperature, OC Charge 03, kg/BDMT pH initial Charge NaOH, kg/BDMT pH end Brigthness [FOL-stage Pressurized: Consistency, % Temperature, OC Time, min Charge P, kg/BDMT pH end Brightness, % ISO 512 491 180 3.0 6.0 80.8 60 10 .j13; 7.5 1133 10 70 6.0 10.8 70.0 50 4.0 6.8 105 9.9 90.3 512 491 Atmospheric: Temperature, OC Time, min pH end Kappa No Viscosity, dm3/kg Brightness, % ISO 90 11 (13) 95 10.0 0.6 729 91.0

Claims (6)

512 491 12.113; PATENTKRAV

1. Apparatuppsätming för blekning av massa utan användning av klorhaltiga kemika- lier omfattande en blekeriapparatur med åtminstone två blektom (7, 17) och tvättut- rustning dem emellan, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda andra blektom (17) är ett blekkärl ärnnat för trycksätming och att mellan nämnda blektom återfinns en tvättsekvens bestående av förträngningstvättapparat direkt följd av en konsistensförändrande tvättapparat.

2. Apparatuppsättning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda tvättapparattir består av en diffusör, företrädesvis atrnosfárisk (12), följt av en tvättpress (16).

3. Apparatuppsättning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v en tvättapparat (5), företrädesvis en atrnosfärisk diffusör, placerad direkt före det första blektomet (7), vilken tvättapparat möjliggör en tvätt- verkningsgrad understigande 90%, företrädesvis understigande 85%, och mer före- draget mellan 70 och 80%.

4. Apparatuppsättning enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att en anslutningsledning (27) finns anordnad mellan filt- rattuttaget från nämnda tvättapparat (5) och ett tvättvätskeirilopp till tvättapparaten (2) omedelbart före bleklinjen, så att filtratet kan föras i motström.

5. Apparatuppsättning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v en ledning (25) för filtratet från nänmda förträngningstvätt- apparat (12) vilken ledning (25) leder till en indunstriingsartläggning.

6. Apparatuppsätming enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att väsentligen alla apparater är utförda i rostfritt stål.