SE526241C2 - Förfarande för att surgöra lignocellulosahaltig massa före ozonblekning - Google Patents

Description

15 20 25 5 ïso Üíïss . . ø . 1. 526 241 2 ozonförbrukning för ett givet blekarbete, och dels kan oönskade bireaktioner, t.ex. cellulosanedbrytning, ske i ökande omfattning. I tidigare kända ozonblekningsförfaranden utförs blekningen vid en temperatur av 20-70°C.

Det har visat sig att ozonstegets effektivitet väsentligt kan förbättras om surgöringen intensifieras, dvs högre temperatur och längre uppehållstid. Men då uppstår svårigheten att uppnå tillräckligt låg temperatur i ozonsteget vilket är fördelaktigt för att minimera bireaktioner som leder till försämrat ozonutnyttjande.

Genom SE5l808O är ett blekningsförfarande känt där massan behandlas vid en hög temperatur och sedan bleks i åtminstone ett blekningssteg. Även om det anges att det heta A-steget (syrasteg) kan efterföljas av ett Z-steg (ozonsteg) finns inget angivet om hur man löser temperaturproblematiken som uppstår i detta fall.

Flera svårigheter uppstår alltså då man i ett integrerat ozonblekningsförfarande vid hög massakoncentration försöker kombinera ett mer effektfullt surgöringssteg som kräver högre temperatur och längre uppehållstid än det vanliga surgöringssteget med ett efterföljande ozonsteg.

Surgöringsstegets relativt höga temperatur överensstämmer inte med ozonstegets krav på låg temperatur. Den låga temperaturen i ozonsteget är nödvändig för att massan inte skall utsättas för onödigt stor nedbrytning med minskad viskositet och lägre massastyrka som följd. Dessutom är den låga temperaturen nödvändig för att få så bra ozonutnyttjande som möjligt.

Orsaken är som tidigare nämnts att ozon tenderar att sönderfalla till syrgas i ökad omfattning vid högre temperatur.

Ett nytt förfarande som klarar dessa till synes motstridiga krav är att utföra surgöringssteget på ett sätt som innebär att surgöringen intensifieras utan allvarlig nedbrytning av massan genom att man levererar en massa med tillräckligt låg temperatur till ozonsteget. Det kan åstadkommas genom att surgöringen delas upp i två faser. Den 10 15 20 25 ïfïzaø . 235 n . « « u. 526 241 i 3 första fasen utförs vid betydligt högre massakoncentration än vad som är brukligt. I den andra fasen späds och kyls massan.

Genom att den första fasen utförs vid hög massakoncentration är värmeinnehållet i massan förhållandevis lågt, vilket praktiskt gör det möjligt att med spädvätska kyla massan till lämplig temperatur innan den avvattnas och förs till ozonsteget. Massan behöver alltså inte kylas till en för ozonsteget lämplig temperatur i ett separat steg utan detta kan utföras genom spädning till en senare del av surgöringssteget. Om massan surgjorts vid en lägre koncentration hade värmeinnehållet i massan varit så stort att det hade varit praktiskt omöjligt att sänka temperaturen tillräckligt mycket genom spädning direkt till reaktorn.

Temperaturen i surgöringssteget är anpassad för att intensifiera surgöringsbehandlingen utan att försämra massaegenskaperna. Man vill inte ha för hög temperatur dels för att detta kan innebära ökad nedbrytning av cellulosan och dels för att en alltför hög temperatur skulle göra det omöjligt att på ett enkelt sätt sänka temperaturen tillräckligt mycket för att klara temperaturkraven i ozonreaktorn. Genom att höja temperaturen under surgöringsbehandlingen jämfört med standardförfarandet där temperaturen är 20 - 70°C men ändå inte så hög att det blir praktiskt omöjligt att sänka massans temperatur innan det efterföljande ozonblekningssteget åstadkoms ett förbättrat integrerat ozonblekningsförfarande.

Uppfinningen löser alltså problemen med att på ett effektivt sätt kombinera ett intensifierat surgöringssteg som kräver högre temperatur med ett efterföljande ozonsteg utan att behöva några fördyrande mellansteg för att ge massan den temperatur som krävs för ozonsteget. Surgöringstiden kan vara 30-120 minuter. Genom att ha en temperatur i surgöringssteget som är över 70°C men högst 95°C vid en surgöringstid av 30 minuter och högst 80°C vid en uppehållstid av 120 minuter och där maxtemperatur vid uppehållstider däremellan erhålls genom linjär interpolation, åstadkoms ett intensifierat lfäßß 10 15 20 25 » . Q , ,, 526 241 4 surgöringssteg som är anpassat för det efterföljande ozonblekningssteget både med avseende på temperatur och cellulosanedbrytning.

I det följande beskrivs förfarandet i detalj. Massa tvättas och avvattnas till en massakoncentration av ca 30 % - 35 %). som blandas med massan så att massakoncentrationen sänks (25 Därefter tillsätts en tempererad vätska, innehållande syra, till ca 20 % (15 -_25 %), en temperatur på minst 70 °C och ett pH på 2 - 3.5 erhålls. För att undvika för stor nedbrytning av massan skall temperaturen inte överstiga 95 C vid 30 minuters surgöringstid och 80 °C vid 120 minuters surgöringstid.

Maxtemperatur i surgöringssteget vid tider mellan 30 och 120 minuter erhålls genom linjär interpolation.

Efter surgöring späds massan med temperaturkontrollerad tvättvätska i reaktorns spädzon till en massakoncentration lämplig för transport till efterkommande steg (3 - 12 %).

Temperaturen efter spädzonen, Tmv skall vara lägre än temperaturen i reaktorn, TR, och anpassas till temperaturkravet i ozonreaktorn, 20 - 60°C. Mässan avvattnas till >35% i en press och bleks med ozon på känt sätt. Efter reaktion med ozon tvättas massan för nästa behandlingssteg. Eventuellt alkaliseras massan innan den tvättas.

Det beskrivna ozonblekningsförfarandet kan föregås och/eller efterföljas av ett eller flera delignifierings- eller bleksteg.

De pressar som används för avvattning och tvättning kan såsom t.ex. vara av olika typer, förträngningstvättpress, avvattningpress, dubbelvirapress eller skruvpress.

Genom detta förfarande uppnås ett betydligt effektivare ozonutnyttjande än i existerande förfaranden.

Exempel 526 241 ~.u~ua u - . v nu Tabell l visar resultat från ozonblekning där intensiteten i surgöringssteget har varierats.

Tabell 1. Ozonblekning av lövvedssulfatmassa; kappatal 11.5, viskositet 983 dm°/kg, ljushet 53.4 % ISO Förbehandling Standard HC Förbättrat blekningsförfaranda Massakoncentration % 10 20 20 20 20 Uppehåílstid min 20 80 50 120 120 Temperatur °C 20 85 90 80 80 HZSO. kg/od! 9 9 9 12 9 Slut QH 2.8 2.8 2.8 2.4 2.7 Ozonsteg MâSSaKšlnCullllnuull % 42 42 42 42 42 Uppehållstíd sek 95 94 94 93 92 Temperazur °c 40 40 40 40 40 O; kg/odt 4.98 4.99 4.98 4.98 4.99 O, rest kg/odt 0.08 0.07 0.08 0.17 0.17 O; förbrukning kglodt 4.90 4.92 4.90 4.81 4.82 Alkalisering Massakoncentration % 12 12 12 12 12 uppehåusfid min 10 10 10 10 10 Temperatur °C ss ss ss ss ss NaOH kg/odt 12 12 12 12 12 §|utpH 10.6 11.4 11.2 11.5 11.6 Analyser Ljushet % ISO 67.6 69.5 68.7 71.8 71.4 kappatal 3.7 2.6 3.0 2.0 2.1 Vískosiket mllg 857 775 798 740 742 Delta kappa (kappatalsminskning) 7.8 8.9 8.5 9.5 9.4 Delta kappa/O, förbrukning kappa/kg O, ptp 1.59 1.81 1.73 1.98 1.95 Resultat från tabellen visas i figur 4 där ozonförbrukning per minskad kappatalsenhet har plottats mot temperatur i ozonsteget. Figuren visar dels att ozonutnyttjandet försämras vid ökad temperatur i ozonsteget samt att den intensifierade surgöringen leder till förbättrat ozonutnyttjande.

I det hänvisning Figur utfört vid utförs som följande ska uppfinningen beskrivas närmare med till figurerna 1-4. l visar ett kommersiellt förfarande för ozonblekning hög massakoncentration (Standard HC). Surgöringen en integrerad del av ozonblekningsförfarandet vid en massakoncentration av ca 10% under en tid understigande ca 20 minuter. Samtidigt regleras temperaturen i det sura delsteget -n~.on . 1 - a nu-1 ~;c.~n 1 coon.- 15 20 25 . . - . .. 526 241 6 . . . . _ . c . så att eftersträvad temperatur i ozonreaktorn uppnås. Med referens till figurens sifferbeteckningar utförs surgöringen i (13). till en koncentration av ca 10 6 med filtrat som àterförs från en reaktor Massan späds innan behandlingen i reaktorn en press (15) belägen efter surgöringsreaktorn(13). Filtratet (14) (12) blandas in i massan. Efter surgöringen avvattnas massan i en (15) (16). sedan innan ett eventuellt extraktionssteg (17) filtrat vars temperatur justeras via en temperaturreglering (18). (19). temperaturregleras och syra tillsätts innan det press och förs sedan till ozonsteget Mässan kan spädas med Massan avvattnas och tvättas sedan i en press Figur 2 illustrerar temperaturens inverkan på viskositetsförluster i ozonsteget vid blekning av en lövvedssulfatmassa med kappatal 10 enligt sekvensen a(Ze), där a-steget (surt steg med kort uppehållstid) utförts vid 5% massakoncentration, pH=2.5 och tid 20 minuter. Ozontillsatsen var 5.7kg O3/odt och tiden ca 5 min. Efter ozonblekningen utfördes ett e-steg (alkaliskt extraktionssteg) vid 12% massakoncentration, tid 10 minuter och pH=l1.5. Från figuren kan utläsas att en lägre temperatur vid ozonblekningen ger en lägre viskositetsförlust.

Figur 3 visar schematiskt det förbättrade ' ozonblekningsförfarandet enligt uppfinningen. Mässan tvättas och avvattnas i en press (1) till en massakoncentration av 25- 35%. Därefter tillsätts vätska och syra så att massakoncentrationen sänks till 15-25% och en temperatur på över 70°C och ett pH på 2-3.5 erhålls. Tillsatsen kan göras genom en tempererad vätska innehållande syra eller genom separata tillsatser av spädvätska (2), syra och ånga (3).

Massan surgöres i en reaktor (4).Den högsta temperaturen vid surgöringen är beroende av surgöringstiden. Vid en surgöringstid av 30 minuter ska temperaturen inte överstiga 95°C och vid en surgöringstid av 120 minuter ska temperaturen inte överstiga 80°C. Efter surgöringsfasen tillsätts spädvätska till en spädzon (5) i reaktorns senare del. Spädvätskan ska ha 10 15 20 526 241 7 en sådan temperatur att massans temperatur ut från reaktorn är lägre än under surgöringen och anpassad till temperaturkravet i ozonreaktorn. Spädvätskans temperatur regleras via en temperaturreglering (6). Massakoncentrationen ut från reaktorn ska vara 3-12%, företrädesvis 4-10%. Massan avvattnas sedan i en press (7) så att en massakoncentration av 35-50% uppnås.

Massan bleks sedan med ozon vid en temperatur av 20-60°C i en (8)- (9) inför nästa behandlingssteg. Eventuellt kan massan alkaliseras (10) reaktor Efter reaktionen tvättas massan i ett steg i ett steg innan den tvättas. Massan kan då spädas med (9) (ll).

Figur 4 visar dels hur ozonutnyttjandet försämras vid ökad filtrat från pressen som kan temperaturregleras temperatur i ozonsteget och dels hur den intensifierade surgöringen ger ett effektivare ozonutnyttjande. De med en streckad linje sammanbundna punkterna visar försök där surgöringen skett vid en massakoncentration av 5%, pH 2.5, temperatur 20°C och tid 20 minuter (dvs standardförfarandet).

De inringade punkterna ovanför linjen representerar punkter med intensifierad surgöring enligt tabell l.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till den visade utföringsformen utan kan varieras inom ramen för patentkraven.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 526 241 8 Patentkrav

1. Förfarande för ozonblekning av lignocellulosahaltig massa där a) massan avvattnas till en massakoncentration av 25-35% i en press (l) varefter vätska och syra blandas med massan b) massan surgöres i en reaktor (4) där pH är i intervallet 2- 3.5 c) massan avvattnas i en press (7) till en massakoncentration av 35-50% och sedan d) bleks med ozon i ett steg (8) där temperaturen ligger i intervallet 20 - 60°C, k ä n n e t e c k n a t a v att surgöringen utförs vid en massakoncentration av 15-25% och vid en temperatur på över 70°C men högst 95°C vid en surgöringstid av 30 minuter och högst 80°C vid en surgöringstid av 120 minuter, där den högsta temperaturen vid uppehàllstider mellan 30 och 120 minuter erhålls genom linjär interpolation samt att spädvätska tillförs till en spädzon (5) i senare delen av surgöringsreaktorn (4) så att utgående massa får en koncentration av 3-12% och en temperatur som är lägre än temperaturen under surgöringen och anpassad till den önskade temperaturen i ozonblekningssteget (8).

2. Förfarande enligt patentkrav l, att massan efter (9). k ä n n e t e c k n a t a v ozonblekningssteget tvättas i en press

3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t (10) a v att massan alkaliseras i ett steg innan den tvättas i pressen (9).

4. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att ozonblekningsförfarandet kan föregås av ett eller flera delignifierings- eller bleksteg.

5. Förfarande enligt patentkrav l eller 4, k ä n n e t e c k n a t a v att ozonblekningsförfarandet efterföljs av ett eller flera bleksteg.