SE528066C2 - Behandling av slutblekt massa med i ett milt alkaliskt syrgassteg för att reducera eftergulning - Google Patents

Description

30 -528- 066 2 Vissa systemleverantörer av bleksystem har även tittat på enkla alkaliserings- steg där man inför en slutlagring i ett massatorn efter det avslutande sura bleksteget endast tillsätter alkali och lagerhåller massan där en viss tid. Här har man sett en viss begränsad reduktion av eftergulning i vissa fall.

I bleklinjer där man har ett avslutande peroxidsteg där man erhåller en ljushetshöjning på minst 3-5 ISO enheter, och tillsätter substantiella satser av peroxid på mer än 5 kg peroxid per ton massa, eventuellt med en viss förstärkning med en mindre sats syrgas, typiskt väl mindre än 50 % av peroxidsatsen, har man inte sett behovet av att behandla massan i syftet att reducera eftergulningen, speciellt som klordioxid använts i blekningen dessförinnan.

Andra bleksteg har visat på positiva egenskaper i syftet att reducera eftergulning. De äldre klorstegen eller mixade klor/klordioxidsteg gav ofta den fullblekta massan en låg eftergulningstendens men dessa är mer eller mindre diskvalificerade på grund av klorets välkända negativa miljöpåverkan.

Industrin har i syfte att reducera användningen av klor övergått till användningen av klordioxid vilket är en betydligt bättre blekkemikalie med betydligt lägre miljöbelastning.

Ozon är en annan blekkemikalie som emellanåt kan hjälpa till att nå en låg eftergulning, men ozon har nackdelen att det är starkt toxiskt. Det krävs betydande säkerhetsåtgärder för att inte utgöra en direkt hälsovådlig risk för operatörema av bleklinjema, eller i samband med produktion av ozonet på plats i ozongeneratorema.

Syrgasblekning är ett mycket miljövänligt alternativ ur många synvinklar, men syrgasstegen har i stort sett uteslutande använts i tidig delignifiering, även benämnt förblekning, där man med syrgasen reducerar lignin innehållet från kappatal på 15-30 enheter eller mer ned till kappatal 8-10. Dock har man sett en begränsning i möjlig delignifieringsgrad och i många fall har det visat sig praktiskt omöjligt att med syrgas nå lägre kappatal än runt 8. Syrgasen har därför uteslutits som huvudsaklig blekmedel i senare del av blekningen, men 05028132 ___., 20 25 30 523 066 3' har använts som förstärkningstillsats i alkaliska extraktionssteg, med eller utan peroxidtillsats (E- E0 eller EOP-steg), samt i rena peroxidsteg där betydande mängder peroxid tillsättes, typiskt väl över 5kg per ton massa, och ofta 10-20 kg per ton massa.

U finnin ens s e och ändamål Uppfinningen baserar sig på den överraskande effekten av ett relativt enkelt alkaliskt syrgassteg som behandlingssteg av slutblekt massa, som företrädesvis blekts med klordioxid i avslutande bleksteget och som häller en lSO ljushet över 88 % efter detta sista bleksteg, där man visat sig erhålla en påtaglig reduktion av eftergulningen för löwedsmassa räknat i PC-tal från ursprungliga 0,4 ned till 0,25 enheter, dvs drygt 37 %.

Detta motsvara en reduktion av ISO talet pà så mycket som 3,0-3,5 enheter, av vilket man inser att detta har mycket stor betydelse för avsalubruk som leverera fullblekt "90 massa" (ISO ljushet > 88 %).

Föreliggande uppfinning avser att erbjuda ett behandlinggsteg som enbart använder billiga miljövänliga kemikalier som inte ger ökad miljöbelastning eller använder blekkemikalier som redan användes och kan återanvändas i andra steg. Det alkali som tillsättes àterfås som relativt rent alkaliskt filtrat från tvätten efter behandlingssteget och kan utan problem återanvändas i alkaliska bleksteg uppströms i bleklinjen, ochtillsatsen av syrgas medför ingen miljöbelastning alls och är idag oftast redan använd i förblekningen, eller i extraktionsstegen.

Det huvudsakliga syflet med uppfinningen är att erbjuda ett förfarande vilket kan användas för att kraftigt reducera tendenser till eftergulning samtidigt som man kan få en viss ljushetshöjning genom behandlingen. En normal enkel alkalisering av massan brukar som regel ge en viss mörkning av massan, dvs en reduktion av ISO Ijusheten, men med en tillsats av syrgas kan man reducera denna alkaliska mörkning och till och med fä en ljushetsökning. 05028132 ...., 5 20 30 528 G66 L! Processen kan enkelt anpassas och optimeras till aktuell typ av vedslag såsom Iöwed, barrved, ettåriga växter samt bomullsmaterial (typ ”cotton linter").

Rirningsförreckning _ Figur 1, visar hur en genom uppfinningen behandlad massa far ökad ljushet (ökat ISO ta|); Figur 2, visar hur en genom uppfinningen behandlad massa får reducerad tendens till eftergulning (sänkning PC-tal).

Detaljerad Beskrivning av föredragna utföringsformer I figur 1 visas den effekt som erhålles på massan efter en behandling enligt uppfinningen, där reduktionen av eftergulningen är mått i PC-tai och den förhöjda ljusheten år mätt i ISO tal.

PC-tal ("post colour numbef) definieras såsom framgår av ”Pulp Bleaching, Princip/e and Practices", Tappi Press, ISBN 0-89852-063-0, kapitel Ill 5: Chemistry of Brightness Fleversion and its Control, s.185; PC fal = TOÛ ( (K/S) effgfájdfing - (K/S) före åldring ); däl' K år massan Ijusabsorption (Iight absorption) och S är massans ljusreflektion (light scattering) och mäts i rnz/kg. PC-talet ger fuilt jämförbara siffervärden på graden av den intràdda eftergulningen, oavsett var pà Ijushetsskaian man befinner sig.

Vid utprovning i laboratorium så har färdigblekt massa av antingen Iöwed eller barrved använts där barrveden har kokats, delignifierats samt slutblekts i en sekvens: Kok - OO - Do - (EOP) - D1 - EP - Dz, samt löweden har kokats, delignifierats samt slutblekts i en sekvens: Kok - Dj - (PE) - Da, där Kok = sulfatkokning; OO= tvàstegs syrgasdelignifiering; D= Klordioxidsteg (i första, andra eller tredje D-steg; 00/01 respektive D2); EOP = alkalisk extraktionsteg förstärkt med syrgas samt peroxid; 0502832 ___., 10 20 30 528 066 t S" PE = Alkaliskt peroxidsteg (betydligt större sats peroxid än normalt i extraktionssteg).

Det uppfinningsenliga behandlingssteget utföres vid förhöjd temperatur på 105°C, vilken etableras genom en 30 minuter lång successiv uppvärmning följt av att massan hålles vid denna temperatur under 60 minuter och därefter tvättas.

Således kommer behandlingen att verka under totalt 90 minuter.

Behandlingen sker i en miljö där syrgas är närvarande vilket etableras genom en trycksättning av laboratoriekärlet (autoklaven) med syrgas vid ett tryck pà 0,5 MPa. Denna laboratorieteknlk med trycksättning medelst externt tillsatt syrgas säkerställer närvaro av syrgas under hela provet, men i en reell implementation i en reaktor pà ett massabruk tillsättes syrgasen i sådan mängd att syrgas är närvarande under huvuddelen av behandlingen, företrädesvis närvarande så länge att åtminstone en ljushetshöjning kan erhållas. l figur 1 redovisas det ISO-tal som dels fullblekt löwedsmassa dels fullblekt barrvedsmassan haft före behandlingen samt i F"|gur 2 det PC-tal som dessa massor erhållit efter behandlingen. Vid 0 kg på x-axeln redovisas vad massan har för egenskaper före behandlingen, och sedan redovisas erhållen effekt efter behandlingen med antingen 10,20, 40 eller 80 kg's tillsats av alkali.

I fallet med löwedsmassan framgår att PC-talet (mått på eftergulningen) reducerats från cirka 0,40 ned till 0,20 vilket motsvarar en 50 %- ig reduktion.

Denna nivå på reduktion av eftergulning motsvarar en ljushets-förlust i massan på 3,0-3,5 ISO enheter.

Samtidigt har löwedsmassan förvånande ökat ISO ljusheten från 87,5 % till 89,5 %. l allt väsentligt har den huvudsakliga effekten erhållits vid så måttlig sats som 10-15 kg alkali, och vid en sats på 30-40 kg alkali (räknat per kg ”Bone Dry Tonne”/kg/BDt) så har effekten i allt väsentligt planat ut och ökade alkalisatsningar ger ingen påvisbar effekt, vilket styrks av alkalisatsen på 80 kg alkali. Med en satsning på endast 10kg alkali har ISO ljusheten höjts från 87,5 % till 88,5 och PC talet reducerats från 0,40 ned till 0,25 där således ÛSOZSEZ 20 30 528 066 6 reduktionen av eftergulningstendens (uttryckt i P_C-tal) reducerats så mycket som 37,5 %.

I fallet med barrvedsmassan framgår att PC-talet (mått på eftergulnings- tendens) reducerats fràn drygt 0,25 ned till 0,15 vilket motsvarar en 40 %-ig reduktion, dock från en lägre utgångsnivå. Denna nivå på reduktion av eftergulning motsvarar en ljushets-förlust på 1,5-2,0 ISO enheter.

Samtidigt har även barrvedsmassan fön/ånande ökat ISO ljusheten från 87,8 % till drygt 89 %. l allt väsentligt har den huvudsakliga effekten erhållits även för barrvedsmassa vid så måttlig sats som 10-15 kg alkali, och vid en sats på 30-40 kg alkali (räknat per kg ”Bone Dry Tonne"/kg/BDt) så har effekten i allt väsentligt planat ut och ökade alkalisatsningar ger ingen påvisbar effekt, vilket styrks av alkalisatsen på 80 kg alkali. Med en satsning på endast 10kg alkali har ISO ljusheten höjts från 87,8 % till 88,4 % och PC talet har reducerats från 0,25 ned till 0,17 där således reduktionen av eftergulningstendens (uttryckt I PC-tal) reducerats sä mycket som 32 %. En viss kontinuerlig ökning av ISO ljusheten sker dock men den är marginell men visar att även om det alkaliska steget är långvarigt så sker ingen mörkning av massan så länge syrgasen är närvarande.

Provema visar att eftergulningstendens kan reduceras markant med en måttlig sats av endast 10 kg NaOH per ton massa (BDt) där en reduktion av eftergulníngstendens över 25 % kan erhållas räknat i reducerat PC-tal.

Provema visar att processen kan optimeras inom rimliga satsningar av alkali och genom anpassning minimeras i tid, alkalisats eller uppvärmningsnivå. De behandlingstider som använts i laboratorieförsöken (30+60 minuter) kan reduceras väsentligt mot tider i nivå med 5-10 minuter vid full behandlings- temperatur om exempelvis ökning av temperatur och/eller alkalisats görs och ändå nå en reduktion av eftergulningstendensen med över 25 %.

Uppfinningen kan inom ramen för patentkraven modifieras på ett flertal sätt.

Exempelvis så kan man vid praktisk tillämpning tillsätta syrgasen innan den leds till en reaktor eller lagringstorn, där mängden syrgas bestäms så att den är närvarande under huvuddelen, mer än 50 %, av behandlingstiden, där 0502SE2 528 066 ljushetshöjningen motsvarar eller överstiger en eventuell eftermörkningseffekt från-kvarvarande behandlingstid i reaktor/lagringstorn som sker utan närvaro av syrgas. Var gränsen gàr för denna tillsatsmångd av syrgas är en ren optimeringsfràga i beroende av aktuellt vedslag, samt hur den behandlats i föregående blekning. Olika bleksekvenser kan ge olika effekter pà ljushetsökning och/eller reduktion av PC-tal som funktion av tid-, temperatur- samt kemikaliesatsning under behandlingen. 0502832

Claims (10)

1. 20 25 30 528 066 sf

2. PATENTKRAV

3. . Förfarande för behandling av slutblekt cellulosamassa i syfte att reducera massans eftergulning, där massan blekts i en bleksekvens innehållande ett klordioxiclsteg som sista bleksteg och efter detta klordioxidsteg erhållit en ljushet överstigande 88 lSO, företrädesvis överstigande 90 lSO, k ä n n e t e c k n a t av att behandlingssteget efter det sista klordioxidsteget, företrädesvis efter en tvätt efter detta sista klordioxidsteg, innefattar en alkalisering av massan genom tillsättning av alkali i en mängd som överstiger 5kg per ton massa så att massan efter behandlingssteget har ett slut pH överstigande 9,5, och att massan omedelbart före behandlingssteget tillsättes syrgas i en mängd som överstiger 0,1 kg syrgas per ton massa, och där behandlingstiden i behandlingssteget är minst 5 minuter, företrädesvis minst 10 minuter. _ Förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n at av att behandlingen anpassas med avseende på syrgassats och närvaro av syrgas under behandlingstiden så att ISO ljusheten ökar eller åtminstone bibehålles.

4. . Förfarande enligt krav 2 k ä n n e t e c k n at av att cellulosamassan värmes så att temperaturen i behandlingssteget är 1 OO°C=r.-20°C.

5. . Förfarande enligt krav 3 k ä n n e t e c k n at av att massan värmes upp genom tillsättning av ånga direkt in i cellulosamassan. _ Förfarande enligt krav 4 k ä n n e t e c k n a t av att syrgassatsen inblandas i ångan innan ångan tillsättes cellulosamassan.

6. . Förfarande enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att behandllngstiden i behandlingssteget vid full temperatur är mindre än 120 minuter och företrädesvis mindre än 90 minuter varefter massan leds till en massatvätt. 05025132 20 528 066 9”

7. Förfarande enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att behandlingen av massan i behandlingssteget sker utan tillsats av peroxid till massan, företrädesvis utan tillsättning av andra blekkemikalier än alkali och syrgas.

8. Förfarande enligt krav 6 eller 7 k ä n n et e c k n at av att behandlingsstegets processvillkor med avseende på alkalisats, syrgassats, uppehållstid samt temperatur dels anpassas så att massans tendens till eftergulning reduceras med minst 30 % räknat i PC-tal, eller räknat i reducerad eftergulning på minst 2,0 ISO enheter, dels så att massans styrkeegenskaper optimeras.

9. Förfarande enligt krav 8 k ä n n e t e c k n a d av att cellulosamassan till minst 80 % utgöres av blekt löwed, vilken löwedsmassa blekls i en bleksekvens med minst ett sista klordioxidsteg, och företrädesvis ytterligare ett föregående klordioxidsteg i en så kallad D-E-D sekvens med ett mellanliggande alkaliskt bleksteg.

10. Förfarande enligt krav 8 k ä n n e t e c k n a d av att cellulosamassan till minst 80% utgöres av blekt barrved, vilken barrvedsmassa blekts i en bleksekvens med ett sista klordioxidsteg och ytterligare ett föregående klordioxidsteg i en D-E-D sekvens med ett mellanliggande alkaliskt extraktionssteg E, och företrädesvis med ännu ett föregående klordioxidsteg i en så kallad D-E-D-E-D sekvens, vilka E-steg kan vara förstärkta med peroxid och/eller syrgas. 05028122