SE530831C2 - Framställning av mekanisk massa med behandling med alkalisk peroxid vid impregnering och raffinering - Google Patents

Description

530 831 2 behandlingen i rafiinören antingen utan någon förbehandling eller tillsammans med stabilisatorer eller annan alkalisk förbehandling före behandlingen med alkalisk peroxid i raffinören.

Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning, P-RC (förbehandling och därpå följande kemiska behandling i raffinören) i det nedanstående, kombinerar användningen av kemikalier genom förbehandling av lignocellulosahaltigt material med alkalisk peroxid före primârraflinering med användning av kemikalier inkluderande alkalisk peroxid som tillförs vid primärraffinören.

Detta âstadkoms i den föredragna utföringsforrnen genom en fyrastegsprocess: (i) förbehandling av råmaterial vid temperaturer under 95 °C, i synnerhet under 80 °C, (ii) en tidsbegränsad och/eller temperaturbegränsad reaktion i raffinören, (iii) avkylning av reaktionen för att hålla temperaturema t.ex. under 80 °C, och (iv) därpå följande högkonsistensbleknlng.

Enligt en aspekt på föreliggande uppfinning tillförs en del av den alkaliska peroxiden (och andra förut kända kemikalier för blekning eller annan behandling av lignocellulosahaltigt material för att bilda massa eller prekursorer av massa) vid primärraffinören tillsammans med ett steg cdi/eller flera steg av kemisk flisimpregnering uppströms för att åstadkomma en effektivare process med hänsyn till reducering av energiförbrukningen och blekning ijâmförelse med tillsättningen av alla kemikalier antingen vid flisimpregneringen eller vid raffinören.

En annan aspekt på uppflnningen går ut på att uppnå bättre verkningsgrad genom att överföra ett större antal kemiska reaktioner till raflineringssteget så att kemikalier och/eller kemiska stabilisatorer tillsätts i samband med fórbehandlingen kombinerat med tillsâttningen av kemikalier och/eller kemiska stabilisatorer vid primärraffinören.

Enligt en vidare aspekt på förbättras eller förenklas massaberedningsprocessen, dess planering och funktion med en konstruktion som minskar eller eliminerar den skadliga inverkan av förhöjd temperatur och/eller andra förhållanden eller faktorer före eller under primärraffineringen som påverkar uppfinningen 10 15 20 25 30 530 831 3 utvecklingen av massans ljushet och verkningsgraden av H20; eller andra kemikalier. Ännu en annan aspekt på uppfinningen går ut på att förbättra eller förenkla massaberedningsprocessen, dess planering och funktion med en konstruktion som minskar eller eliminerar den skadliga inverkan av förhöjd temperatur och/eller andra förhållanden eller faktorer under eller efter utmatningen från primärraffinören som påverkar utvecklingen av massans ljushet och verkningsgraden av H20; eller andra kemikalier.

Kort beskrivning av ritningarna uppfinningen beskrivs mera detaljerat under hänvisning till de bifogade ritningama, av vilka FIG. 1 är ett blockschema i enlighet med en utföringsform av uppfinningen visande P-RC APMP -processen i allmänna drag.

FIG. 1A är ett blockschema i enlighet med en utföringsforrn av uppfinningen visande steg, i vilka lignooellulosahaltígt material överförs till en raffinör som har en mantel vid atmosfärstryck samt utmatning vid atmosfärstryck.

FIG. 1B är ett blockschema i enlighet med en utföringsforrn av uppfinningen visande steg, i vilka lignocellulosahaltigt material överförs till en raffinör som har en trycksatt mantel samt trycksatt utmatning.

FIG. 1C år ett blockschema i enlighet med en utföringsform av uppfinningen visande steg, i vilka nytibermassa som producerats i raffinören med en mantel vid atmosfärstryck överförs till ett högkonsistenstom genom en transferanordning.

FIG. 1D är ett blockschema i enlighet med en utföringsform av uppfinningen visande steg, i vilka nyfibermassa som producerats i raffinören med en mantel vid atmosfärstryck överförs direkt till ett högkonsistenstorn. 10 15 20 25 30 35 530 B31 4 FIG. 1 E är ett blockschema i enlighet med en utföringsform av uppfinningen visande steg, i vilka nyfibermassa som producerats i den med en trycksatt mantel försedda raffinören överförs till ett högkonsistenstom genom en transferanordning.

FIG. 1F är ett blockschema i enlighet med en utföringsform av uppfinningen visande steg, i vilka nyfibermassa som producerats i den med en trycksatt mantel försedda raffinören överförs direkt till ett högkonsistenstom genom blåsning.

FIG. 2 är en tabell, där uppfinningen jämförs med två förut kända processer.

FIG. 3 är en kurva visande freenessen i förhållande till energiförbrukningen hos föreliggande uppfinning och två förut kända processer.

FIG. 4 är en kurva visande densiteten i förhållande till energiförbrukningen hos föreliggande uppfinning och två förut kända processer.

FIG. 5 är en kurva visande dragstyrkans utveckling hos föreliggande uppfinning och tvâ förut kända processer.

FIG. 6 är en kurva visande sprängstyrkans utveckling hos föreliggande uppfinning och två förut kända processer.

FIG. 7 âr en kurva visande Ijushetens utveckling hos föreliggande uppfinning och två förut kända processer.

FIG. 8 är en kurva visande massans Ijusspridningskoefticient som funktion av freenessen hos föreliggande uppfinning och två förut kända processer.

FIG. 9 visar i tabellform en jämförelse mellan en mantel vid atmosfärstryck och en trycksatt mantel vid behandling av träflis av asp enligt föreliggande uppfinning.

FIG. 10 visar i tabellfonn en jämförelse mellan en mantel vid atmosfärstryck och en trycksatt mantel vid behandling av träflis av björk enligt föreliggande uppfinning. 10 15 20 25 30 35 530 B31 5 Detaljerad beskrivning av uppfinningen FIG. 1 visar ett förenklat flödesschema av en utföringsform av den uppfinningsrika P- RC-processen, dvs. beredningen av mekanisk massa under användning av alkaiisk peroxid (APMP). I P-RC-processen används i allmänhet alkaliska peroxidkemikalier vid flisförbehandlings-/flisimpregneringssteget(-en)lfasen(-ema) 1, 2 och medan materialet tillförs primärraffinören 3. Såsom beskrivs mera detaljerat i den nedanstående föredragna utföringsforrnen, har uppfinningen fyra steg: (i) förbehandling av råmaterial vid temperaturer under 95 °C, i synnerhet under 80 °C, (ii) en tidsbegränsad och/eller temperaturbegränsad reaktion i raffinören, (iii) avkylning av reaktionen för att hålla temperaturema t.ex. under 80 °C, och (iv) därpå följande högkonsistensblekning.

FörbehandlingsstegeK-en) (i) som genomförs under fasema 1 och 2 enligt FIG. 1 innefattar företrädesvis en eller tvâ kompressionsanordningar vid atmosfärstryck, till exempel skuvpressar. Flismaterial matas in genom ett inlopp och det passerar genom åtminstone ett kompressionsomràde och åtminstone ett expansionsområde, och utmatas. En kemiskt aktiv lösning (förbehandlingslösning) tillsätts i materialet, typiskt under eller efter dekompressionen vid eller i närheten av utloppet för att underlätta inträngningen av lösningen i materialet.

Raffinören 3 för utförande av steget (ii) är en primärraftlnör, som har konventionell storlek och konstruktion samt konventionella driftförhàllanden typiska för beredning av kemimekanisk massa, under driften av vilken raffinör man skall emellertid se till att inte utsätta den alkaliska peroxiden för omàttlig temperatur eller kombination av tid och temperatur. De kemikalier som tillsätts vid raffinören kallas för raffinörlösning i det nedanstående.

Stegen (iii) och (iv) genomförs efter primârraffineringen, dvs. efter att en relativt hög kemikalienivå blivit Överförd från raffinören, varvid temperaturen övervakas för att undvika för tidig minskning av kemikaliemas aktivitet efter raffineringen.

FIG. 1A - 1F visar olika icke-begränsande utföringsformer av P-RC-processen. Till exempel FIG. 1A och 1B visar att tillsättning av lösningen i det lignocellulosahaltiga materialet efter förbehandlingen av materialet i stegen 1 och/eller 2 kan mera specificerat ske vid en tvärtransportör 10, nedströms om skruvpressen och i 10 15 20 25 30 35 530 BM 6 närheten av raffinören 3 eller till exempel vid själva raffinören, vid bandmataren 12, raffinörskivans 14 inlopp och/eller vid inloppszonen av raffinörskivans 16 plåtar.

Tillsättningen av kemikalier "när materialet tillförs raffinören" innefattar i detta sammanhang ställena 10, 12, 14 och 16. Raffinören kan ha en mantel 3A vid atmosfârstryck eller en mantel 3B vid övertryck, men inloppet i raffinören är normalt vid atmosfärstryck. Utmatningen av nyfibermassa inifrån en trycksatt mantel 20a kan utföras genom en blàsningsventil eller en motsvarande anordning och utmatningen inifrån en mantel 20 vid atmosfårstryck kan utföras genom tyngdkraftens inverkan eller motsvarande. Det utmatade materialet från raffinören skall i varje fall passera direkt eller indirekt till ett högkonsistensblektom 24 av någon genom tidigare teknik känd typ (emellertid utsatt för temperaturreglering).

Förbehandlings- och raffineringslösningama har en kemisk inverkan på det lignocellulosahaltiga materialet, när det raffineras till nyflbennassa. Det kan vara fördelaktigt, beroende av det Iignocellulosahaltiga behandlingsutrustningen, att modifiera materialets kemiska profil med hänsyn till materialet och dess utsättning för kemikalier för att optimera processen och/eller eliminera eller minska oönskade kemiska inverkningar eller nedbrytning. Dylik modifikation av den kemiska profilen kan åstadkommas genom fortlöpande tillsattning av kemikalier under hela processen, och den kan kombineras med andra varierande förhållanden, till exempel temperaturen, koncentrationemtrycket och verkningstiden för att vidare förstärka den önskade effekten.

Det lignocellulosahaltiga materialet som behandlas genom att använda P-RC- processen utmatas 4 inifrån primärraflinörens mantel (antingen genom utmatning 20 vid atmosfarstryck eller genom utmatning 20a vid övertryck) som nyflberrnassa som har en mätbar freeness och som med skäl kan kallas för en massa, utav vilken ett provark kan bildas. Såsom visas i FIG. 1C och 1D, kunde massan som utmatats vid atmosfärstryck från raffinören passera genom en transferanordning 22, till exempel en förskjutsskruv, till tornet 24, eller mera direkt 28 genom en ränna eller motsvarande. Såsom visas i FIG. 1E och 1F, där det gäller en trycksatt mantel, utmatas den raffinerade massan typiskt genom en blâsningsventil och överförs antingen direkt eller indirekt till tomet. Altemativt, såsom visas i FIG. 1G och 1E, kan den blekta massan som avgår från tomet behandlas vidare till exempel i en sekundärraffinör. Under uppehållstiden i högkonsistenstomet 24 får de kemiska blekreaktionema som överförts från flisförbehandlingen och raffineringen fortsätta. 10 15 20 25 30 35 530 831 Nårvaron av en stor mängd alkaliska peroxidkemikalier i primärraflinören (till exempel när en stor del av de kemiska reaktionema överförs till det kemiska behandlingssteget i raffinören) ökar verkningsgraden. Detta beror på det att variationer i flisformen och -kvaliteten tillsammans med träflisens och träfibremas naturliga heterogenitet gör det ofta svårt, om inte omöjligt, att uppnå en god fördelning av kemikalier i flisens förbehandlings-fimpregneringssteg. l dessa situationer underlättar omblandningen vid primärrafflnören enligt föreliggande uppfinning kemikaliefördelningen i betydlig grad och därmed förstärker kemikaliemas effekt. Snabb fördelning av blekkemikalier, till exempel peroxid, i kromoforställena korrelerar med effektiv blekning. Denna effektivitet uppnås, eftersom de önskade peroxidreaktionema sker på det aktuella reaktionsstället snabbt och utan lång utsättning för konventionellt ha en sådan temperatur vid inloppet mellan plåtama att den försnabbar kromoforavlägsnandet och hemicellulosans alkaliska reaktioner så mycket att pH-värdet sjunker för tidigt. Genom att använda primärraffinören som en kombination av en kemikalieblandare och en raflinör i enlighet med föreliggande uppfinning fördelas kemikaliema tillräckligt snabbt för att strida framgångsrikt mot och motverka den förhöjda temperaturen som kan råda i raffinören. Denna gynnsamma fördelning är delvis ett resultat av flisens förbehandling i skruvpressen uppströms. den heterogena processomgivningen. Primärraflinören kan Den utmatade nyfibermassan borde också hållas under sådana förhållanden som medger fortsättningen av de önskade kemiska reaktionema. Dessa förhållanden innefattar, men är inte begränsade till, pH-värdet, koncentrationen. av kemikalier, koncentrationen av fasta ämnen och tiden, vilka möjliggör fortsatt blekning av massan och begränsar nedbrytningen av blekmedlet genom reaktioner som âr främmande vid blekningen av massan. Sådana främmande reaktioner kan vara icke-produktiva, ineffektiva och/eller skadliga för blekningen av temperaturen, trycket, massan. Det kan, men inte behöver, vara nödvändigt att reglera några av och/eller alla dessa förhållanden, beroende till exempel av typen och tillståndet av det lignocellulosahaltiga materialet som används i processen, och typen, storleken och verksamhetsomgivningen av själva utrustningen. Till exempel temperaturförhällandena kan modifieras genomgående under hela processen genom att tillsätta vatten, trycksatt gas eller med hjälp av andra uppväminings- eller kylningsmetoder. Metoder för modifiering av temperaturen kan tillämpas under 10 15 20 25 30 35 530 83? 8 överföringen av nyfiberrnassan 22 genom att använda en blandningsskruv och tillsätta vatten under omblandningen och överföringen av massan till tomet.

Nyfibermassans temperatur kan regleras också termiskt inom tomet med förut kända medel, om nyfibermassan utmatas direkt till tomet 28. Massan kan regleras termiskt till exempel genom att tillsätta vätskor eller gaser och/eller genom att använda exempel tomklädsel osv.

Utmatningsförfarandet, antingen genom blåsning 20a inifrån den trycksatta rafiinörmanteln eller genom tyngdkraftens inverkan inifrån manteln 20 vid atmosfårstryck, kan utnyttjas för att upprätthålla och reglera nyfibermassans temperatur. vänneöverföringskomponenter, till rörsystem, Termen "reglering” används i detta sammanhang så att den innefattar både aktiva och passiva tekniker. Regleringen kan därför genomföras med en statisk sammanställning av maskinvara eller genom att kontinuerligt mäta en eller flera prooessparametrar och reglera en eller flera prooessvariabler.

De kemiska förhållandena som råder på vilket som helst ställe i den uppfinningsrika processen kan modifieras med tillsatsmedel som förebygger oönskad nedbrytning.

Denna modifiering kan utföras exempelvis i förbehandlingsstegeK-en) 1 och/eller 2, vid tvärtransportören 10, bandmataren 12, raffinörskivans 14 inlopp, raffínörskivans 16 plåtar. Ett exempel på stabilatorer är kelateringsmedel. Ett kelateringsmedel hänför sig till en sådan förening som har en förmåga att bilda komplex, så kallade kelater, med metaller som förekommer i det lignocellulosahaltiga materialet och nyñbermassan. l sådana metaller kan ingå envärdiga metaller, såsom natrium och kalium, tvåvàrdiga jordalkaliska metaller, såsom kalcium, magnesium och barium, samt tungmetaller, såsom jåm, koppar och mangan. Metalljonema som står kvar i materialet under behandlingen gör blekningen med syrekemikalier (till exempel våteperoxid) mindre effektiv och resulterar i överflödig kemikalieförbrukning samt i andra problem som år välkända inom den aktuella teknologin. För att minska eller eliminera inverkan av dessa metalljoner på processen kan sådana keiater som till exempel dietylentriaminpentaåttiksyra (DTPA), etylendiamintetraättiksyra (EDTA) och nitrilotriattiksyra (NTA) användas. Dessa och andra förut kända kelateringsmedel kan användas ensamma eller som kombinationer enligt behov eller önskemål i beroende av processförhållandena. Dessutom kan exempelvis även silikater och sulfater användas med fördel som stabilatorer samt för andra ändamål som är välkända inom branschen. 10 15 20 25 30 35 530 331 Wdare utföringsformer och aspekter pá uppfinningen framgår av nedanstående exempel och beskrivning.

ILLUSTRATIVA EXEMPEL Exemæjgrugg A Tre generella serier av processer som genomförts på en försöksanläggning beskrivs i de följande exemplen. Materialen och förhållandena i följande exempel, om inte annat anges, är följande: Trä: En blandning av 50 % asp och 50 % amerikansk lind användes i undersökningen. Aspamas inre delar var murkna, vilket gjorde blekningen svårare än vad normalt skulie förväntas. Allt trâmaterial var från Wisconsin, USA, och barkat, flishuggat och silat innan det behandlades vidare.

Kemisk Impregnering: Flisen förbasades först i 10 minuter och pressades sedan genom att använda Andritz 560GS lmpressafiner med kompressionsförhållandet 4:1 före impregneringen med en kemisk lut av alkalisk peroxid. Den kemiska luten tillfördes pressens utlopp och den tillåtna uppehållstiden före raffineringen var 30 minuter.

Raffinering: En Andritz raffinör vid atmosfårstryck, Modell 401, på 92 cm (36") med dubbla skivor med en konventionell hastighet på 1200 rpm användes i alla rafiineringsprocesser. Uppehållstiden mellan primär- och sekundärprocessen var 15 minuter eller mer och ingen utspädning användes efter primärprocessen och före sekundârprocessen. Raffineringskonsistensen var 20 % både i primär- och sekundärprocessen.

Massatester: TAPPI-standarder användes i samtliga massatester förutom freeness- testen, där kanadensiska standardtester för freeness (CSF) tillämpades.

I den första av de tre processema som jämfördes tillsattes alla alkaliska kemikalier (3,3 % totalalkali (TA) och 2,4 % H2O2, tillsammans med 0,2 % DTPA, 0,07 % MgSO.. och 3 % Na2Si03) iflisimpregneringssteget (dvs. iförbehandlingssteget) (det 10 15 20 25 30 35 530 831 10 fanns bara ett flisimpregneringssteg), atmosfärstryck. Denna serie kallades därför för ”F|is”. l den andra serien användes ca två tredjedelar av totalmängden av de alkaliska peroxidkemikaliema (2,4 % TA, 1,6 % H2O2, 0,08 % DTPA, 0,04 % MgSO., och 2,4 % Na2SiO3) i flisimpregneringssteget och ungefär en tredjedel av den totala kemikaliemängden (1,0 % TA, 1,0 % HZOZ, 0,19 % DTPA, 0,05 % MgSO., och 0,9 % Na2SiO3) vid primärraffinörens inlopp. Denna serie kallas för “Flis-i-Rafiinör” och den representerar föreliggande uppflnning. l den tredje serien som kallas för “Raffinör” pressades flisen först genom att använda samma flispress som i de första två seriema och sedan tillsattes alla alkaliska peroxidkemikalier (4,2 % TA, 3,3 % HZOZ, 0,36 % DTPA, 0,11 % MgSO4, 4,3 % NazsiOa) vid primärraffinörens inlopp. l alla serier hade massan från primärraffinören en uppehàllstid pà 15 minuter under en betäckning i trummor (varvid temperaturen blev ca 80-90 °C) före raffineringen i det andra steget. Det fanns ingen mellanliggande tvätt. varefter raffineringen utfördes vid FlG. 2 sammanfattar några av processförhällandena och resultaten av varje serie.

Mässorna är alla från raffineringen i det andra steget. Wd peroxidblekning av mekaniska massor föredras i allmänhet ett lägre TA/H2O2 -förhâllande vid högre temperatur för att förebygga eller minska risken för eventuell mörkningsreaktion hos alkalit. Av denna anledning, såsom visas i tabell 1, användes det lägsta TAIH2O2- förhållandet på 1.27 i "RaflinöW-serien, näst lägsta på 1.31 i “Flis+Raffinör"-serien och det högsta på 1.37 i “Flis”-serien. I “RaffinöH-serien användes en större TA-sats (4,2 %) för att förebygga för snabb sänkning av pH-värdet och dess sänkning till för lågt värde under raffineringen pà grund av den höga temperaturen och värmen som produceras av raffineringsenergin. l varje serie, se FIG. 2, kvarstod' det rimliga mängder restperoxid och ett rimligt pH-värde.

Ur kemisk synpunkt utgörs den största skillnaden mellan “Flis”- och “Flis+Raffinör”- seriema av det faktum att den senare är aggressivare och överför en större mängd alkaliska peroxidkemikalier till det kemiska behandlingssteget i raflinören.

FIG. 3 - 8 år grafiska framställningar av uppgiftema som samlats om massan efter sekundärraffineringen i de olika undersökta processema. l FIG. 3 visas hur de olika sätten att använda kemikalier påverkar massans freeness-utveckling iförhàllande till specifik energiförbrukning (SEC), i vilken ingår energin som förbrukats under flisbehandlingssteget. “Flis+Raflinör°'-serien hade något lägre SEC än “Flis"-serien, 10 15 20 25 30 35 530 B31 11 men bägge seriema hade i genomsnitt ca 200 kwhlodmt lägre SEC än blekningen i raffinören, dvs. i “RaffinöF-serien, även om mera kaustiska kemikalier användes i den sistnämnda serien än i de två första seriema och det slutliga pH-värdet var detsamma, dvs. 8.2, som i “Flis+Raffinör” -serien. Det förefaller som om tillsättningen av alkaliska kemikalier vid hög temperatur i raflinörens inlopp har till följd att mer alkali förbruks på icke-produktiva reaktioner eller bireaktioner som inte har så mycket att göra med utvecklingen av massans egenskaper.

Det är skäl att påpeka att SEC vid marknadsmässig verksamhet är i allmänhet lägre än vad som observerats i laboratorieskala vid beredning av kemimekanisk löwedsmassa. Därför bör SEC-värdena i FIG. 3 användas hellre för komparativa ändamål än granskas som absoluta värden.

Eftersom många massaegenskaper, i synnerhet styrkeegenskaper, är beroende av provarkets densitet, analyserades även denna egenskap i förhållande till SEC och resultaten framgår av FIG. 4. l detta fall var den aggressivare kemiska behandlingsserien P-RC APMP i raffinören, dvs. ”Flis+Raffinör”~serien, effektivast för provarkets densitetsutveckling, vilken serie följdes av ”Flis”~ och ”RaflinöH-seríema.

Dessa resultat visar att prooessenergins verkningsgrad vid beredning av kemimekanisk massa inte är enbart beroende av kemikaliemängden utan också av sättet att använda kemikaliema.

När det gällde utvecklingen av massans inre egenskaper, fanns det emellertid ingen stor skillnad mellan de tre seriema, såsom framgår av FIG. 5 och 6, vilket tyder på att mekanismen som påverkar utvecklingen av fibems styrkegenskaper förblir oförändrad, om bara kemikaliema tillsätts före raffineringen.

Beträffande massans optiska egenskaper vid beredning av mekanisk massa är massans Ijushet ofta beroende av freenessen. FIG. 7 visar liusheten i varje serie med olika freeness-värden. Det är intressant att “Flis-rRatfinöf-serien hade samma ljushetsutveckling som “RaffinöP-serien, även om den förra utnyttjade en mindre mängd blekkemikalier, dvs. 2.6 % H2O2/3.4 % TA respektive 3.3 % H202l42 % TA. fillsättningen av alla kemikalier i impregneringssteget, dvs. “Flis”-sen'en, uppvisade också lägre blekningseffektivitet, dvs. 2 eller flera poäng lägre än i “Flis+Raffinör"- serien. Detta indikerar att blekningseffektiviten är känslig för fördelningen av kemikaliema mellan flisimpregneringen och raffineringen i P-RC APMP-processen. l 10 15 20 25 30 35 530 831 12 detta fall verkar kompromissen mellan tillsåttningen av alla kemikalier vid flisimpregnering och tillsättningen i rafiinörens inlopp vara effektivast med tanke pà blekningen och peroxidförbrukningen.

Av FIG. 8 framgår att det inte fanns någon skillnad i utvecklingen av ljuspridningsegenskapema mellan de undersökta seriema, vilket föreslår att utvecklingsmekanismen för massans yta förblir också oförändrad om bara kemikaliema tillsätts före raffineringen.

Exemælgrugp B Nedanstående exempel visar en annorlunda rafñneringssammanställning, där primärraffinörens inlopp hölls vid ett minimalt övertryck och dess mantel vid ett lågt tryck (ungefär 140 kPa). Sammanställningens fördelar är följande: 1) bättre behandling av ånga vid raffinörens utlopp, i synnerhet i fråga om högkapacitetsraffinörer (300 t/d eller högre); 2) lätt överföring av nyfibermassa från raffinören till högkonsistenstornet (HC) i mellansteget; 3) möjlighet att utnyttja en dei av ångan som producerats av primärraflinering (genom att använda en cyklon för avskiljning av ånga och massafibrer); 4) lätt omvandling av befintliga TMP-system till en P-RC APMP-process.

Dessa exempel visar att primärraflinören som har en mantel vid ett lågt tryck (140 kPa) och ett inlopp vid atmosfärstryck kan ha samma blekningseffektivitet som atmosfärstrycket både vid inloppet och hos manteln. Temperaturerna vid inloppet och mellan plåtama i primärraffinören kan försnabba kromoforavlägsnandet och hemicellulosans alkaliska hydrolysreaktioner tillräckligt mycket så att pH-värdet sjunker avsevärt innan massan uppnår manteln på sin väg ut ifrån rafiinörplåtama. pH-värdet hos massoma vid utmatning med cyklon från primärraftinören mättes i nedanstående exempel och visade sig vara 9.3 - 9.7, vid vilket det är lätt att stabilisera peroxid t.o.m. vid de höga temperaturema (80 - 90°C) som iakttogs. 10 15 20 25 30 35 5330 83'l 1 3 Materialen och förhållandena i följande exempel var såsom följer: Trä: Asp- och björkflis från en kommersiell massafabrik i östra Kanada användes i undersökningen.

Flisimpregnering: Ett konventionellt försökssystem för flisimpregnering användes i undersökningen. l alla P-RC APMP-kömingar som undersöktes användes enbart DTPA i det första steget av flisimpregneringen. Flisen impregnerades därefter med alkaliska peroxidkemikalier (AP) i det andra flisimpregneringssteget. Den AP- behandlade flisen hade sedan en uppehållstid på 30 - 45 minuter (utan basning) före raffineringen.

Raffineringssystem vid atmosfärstryck: En Andrilz rafñnör vid atmosfärstryok, Modell 401, på 92 cm (36") med dubbla skivor används typiskt i konventionella P-RC APMP-processundersökningar. Systemet består av ett öppet doseringsbälte, en lutande dubbelskruvmatare, raffinören och ett öppet utmatningsbälte. Systemet används både för primärraffinering och i de senare raflineringsstegen. Wd primärraffineringen uppsamlades den utmatade massan i trummor och hölls under betäckning för att upprätthåtla en hög temperatur (typiskt 80 - 90°C) för en bestämd tidsperiod.

Trycksatt raffineringssystem: Ett trycksatt Andrilz system på 36" (92 cm) med enkel skiva modifierades och användes i undersökningen, där sammanställningen bestod av ett inlopp vid atmosfärstryck och en trycksatt mantel. Det ursprungliga raffinörsystemet har alla standardegenskaper av ett konventionellt TMP-system. För att kunna köra systemet med atmosfärstryck vid inloppet anordnades det en ventil pà det vertikala basningsröret och den hölls öppen under raffineringen. Under försöket kördes skruvpluggsmataren (PSF) vid 50 rpm (normal hastighet för TMP är 10 - 20 rpm) för att försäkra at den kemiskt impregnerade flisen inte komprimerades. Den AP-impregnerade flisen befann sig i en flisbehållare, varifrån flisen utmatades till en blåsare. Därefter blåstes flisen till en cyklon och utmatades till en transportör som matade flisen till PSF. Flisen släpptes sedan ned till ett vertikalt ångrör innan den tillfördes raffinören. Under raffineringen inställdes primärraffinören så att den hade nolltryck vid inloppet och 140 kPa inom manteln. lnifrån manteln blåstes nyfibermassan till en cyklon, utmatades och uppsamlades i trummor, och därefter behandlades på samma sätt som vid raffinering vid atrnosfärstryck. 10 15 20 25 30 35 530 831 14 Nlassatester: En TAPPI-standard användes i ljushetstester. Peroxidrester mättes genom att använda standardenlig jodometrisk titration.

Körning av primårrafiinören som hade en trycksatt mantel och ett inlopp vid atmosfärstryck jämfördes med konventionell raffinering vid atmosfärstryck vid P-RC APMP-massaberedning utav kommersiell asp- och björkflis. Resultaten visade att båda dessa raffineringssammanställningar hade samma blekningseffektivitet. I några installationer kan användningen av en trycksatt mantel förenkla P-RC APMP- processen och dess konstruktion och funktion l betydlig grad.

FIG. 9 visar de kemiska förhållandena som rådde vid P-RC APMP- massaberedningen utav asp samt ljushetsresultaten av kömingen med primärraffinören både med mantel vid atmosfärstryck och med tn/cksatt mantel. Nâr samma kemiska AP-strategier användes i bägge fallen och den 'totala kemikalieförbrukningen var densamma (5,2 - 5,4 % TA, och 3,7 - 3,9 % H2O2), resulterade kömingen med manteln som var vid atmosfärstryck och den trycksatta manteln i likadan ljushet, dvs. 84,2 % ISO respektive 84,7 % ISO.

Det slutliga pH-värdet (8,8 - 9,0) var l bägge fallen något högre än vad som år idealiskt (ca 7,0 - 8,5) och H20; -resten (1,5 - 2,0 % på absolut torr massa) var också något högre än normalt (0,5 - 1,0 %), vilket indikerar att massans egenskaper skulle ha kunnat utvecklas vidare i bägge fallen, om de kemiska behandlingama hade optimerats vidare.

Det år skäl att påpeka att blekningseffektiviteten som visas i tabell 1 (3,7 - 3,9 % H20; och 5,2 - 5,4 % TA-förbrukning för att uppnå 84,2 - 84,7 % lSO-ljushet) är järnförbar eller bättre än blekningseffektiviteten normalt vid H20, -blekning av TMP- och CTMP-massor utav asp.

FIG. 10 visar förhållandena vid och resultaten av P-RC APMP-massaberedning utav björk. Denna särskilda björkflis var något svårare att bleka än aspen. Vid användande av likadana kemiska AP-strategier hade manteln vid atmosfårstryck och en trycksatt mantel igen samma blekningseffektivitet, dvs. 3,1 - 3,2 % TA och 3,4 - 3,6 % H2O2, för att uppnå en lSO-ljushet på 82,4 - 82,6 %. I detta fall låg 530 B31 15 restkemikalienivåema (0,1 - 0,2 % TA, 0,5 - 0,6 % H2O2) samt pH på 8 inom gränser för ideala förhållanden vid Ham-blekning.

Claims (24)

530 831 l 6 PATENTKRAV

1. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid innefattande följande steg: 5 - lignocellulosahaltigt material matas till en första press; - det lignocellulosahaltiga materialet pressas; - det lignocellulosahaltiga materialet utmatas från den första pressen; - det lignocellulosahaltiga materialet som utmatats från den första pressen impregneras med en första alkalisk peroxidförbehandlingslösning 10 och impregneringen pågår under en första reaktionstid; - det lignocellulosahaltiga materialet som impregnerats med den första förbehandlingslösningen tillförs en raffinör som har ett inlopp och en roterande skiva inom en mantel; - en alkalisk raffinöriösning med peroxid tillsätts l det lignocellulosahaltiga 15 materialet, när det tillförs raftinören; - raffinörlösningen och det lignocellulosahaltiga materialet sammanblandas med raffinören medan materialet raffineras till en nyfibermassa; - nyfibermassan förs inifrån raffinönnanteln till ett högkonsistenstom; 20 - nyfibermassan hålls i tomet för att producera blekt nyfiberrnassa; och - den blekta nyfiberrnassan behandlas vidare för att bilda en sekundärmassa.

2. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxld enligt 25 patentkravet 1 ytterligare innefattande följande steg: - det lignocellulosahaltiga materialet som impregnerats med den första förbehandlingslösningen under en första reaktionstid matas till en andra press; - det lignocellulosahaltiga materialet pressas och utmatas från den andra 30 pressen; - det lignocellulosahaltiga materialet som utmatats från den andra pressen impregneras med en andra alkalisk peroxidförbehandlingslösning och den andra impregneringen pågår under en andra reaktionstid. 35

3. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där impregneringen med den första förbehandlingslösningen utförs 10 15 20 25 30 530 B31 1 7 vid en temperatur av ca 0°C - 90°C och den pågår under nämnda första reaktionstid av ca 5 - 45 minuter.

4. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där den första förbehandlingslösningen innehåller upp till ca 0.5 % kelateringsmedel beräknat på torrviktsbasis, upp till ca 4 % NaOH beräknat på torrviktsbasis, och upp till ca 4 % H20; beräknat pà tonviktsbasis; och ca 0 % - 4 % natriumsilikat beräknat på torrviktsbasis; och ca 0 % - 2 % lVlgSO4 beräknat på torrviktsbasis.

5. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 2, där impregneringen med den andra förbehandlingslösningen utförs vid en temperatur av ca 10°C - 80°C och den pågår under nämnda andra reaktionstid av ca 5 - 60 minuter.

6. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 2, där den andra förbehandlingslösningen innehåller upp till æ 0.5 % kelateringsmedel beräknat pà torrviktsbasis, ca 0.5 % - 6 % NaOH beräknat på torrviktsbasis, ca 0.5 % - 6 % H20, beräknat på torrviktsbasis; och ca O % - 4 % natriumsilikat beräknat på torrviktsbasis; och ca O % - 2 % MQSO., beräknat på torrviktsbasis,

7. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där raffinörlösningen innehåller upp till ca 0.5 % kelateñngsmedel beräknat på torrviktsbasis, upp till ca 4 % NaOH beräknat på torrviktsbasis, och upp till ca 4 % HZOZ beräknat på torrviktsbasis; och ca 0 % - 4 % natriumsilikat beräknat på torrviktsbasis; och ca 0 % - 2 % MgSO4 beräknat på torrviktsbasis.

8. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1. där raffinörens inlopp och mantel är vid atmosfärstryck. 10 15 20 25 30 35 530 831 ' 18

9. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där raffinörens inlopp hålls vid atmosfärstryck och manteln hålls vid ett tryck som överskrider atmosfârstrycket.

10. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där raffinörens mantel hålls vid ett övertryck av åtminstone ca 0.5 bar.

11. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där överföringen av nyfibennassan fràn raffinören till högkonsistenstomet innefattar vidare avkylning av nyfibermassan med vatten under överföringen därav.

12. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där överföringen av nyfibermassan från raffinören till högkonsistenstomet sker genom en blåsningsventil.

13. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 12, vidare innefattande ett steg, i vilket nyfibermassan förs från blàsningsventilen till en blandningsskruv, nyfiberrnassan omblandas med skruven och vatten tillsätts i nyfibermassan under omblandningen.

14. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där raffinören har vid inloppet ett tryck som överskrider atmosfärstrycket och inom manteln ett tryck som överskrider atmosfärstrycket.

15. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, dar materialet hålls i högkonsistenstomet under en reaktionstid av ca 15 minuter.

16. Process for beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där steget, ivilket en raffinörlösning tillsätts i det lignocellulosahaltiga materialet när den håller pà att matas till rafiinören, sker vid en tvärtransportör mellan den första pressen och raffinören. 10 15 20 25 30 35 530 B31 19

17. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där steget, i vilket en raffinörlösning tillsätts i det lignocellulosahaltiga materialet när den håller pá att matas till raffinören, sker vid en bandmatare vid raffinörens inlopp.

18. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där steget, i vilket en raffinörlösning tillsätts i det lignocellulosahaltlga materialet när den håller på att matas till raffinören, sker vid raffinörskivomas inlopp.

19. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där pressningen av det lignocellulosahaltiga materialet som impregneras med den första förbehandlingslösningen utförs med den första pressen som har ett kompressionsförhållande av åtminstone ca 1.5:1.

20. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 2, där pressningen av det lignocellulosahaltiga materialet som impregneras med den andra förbehandlingslösningen utförs med den andra pressen som har ett Kompressionsförhållande av åtminstone ca 1.5:1.

21. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 1, där materialet vid den första impregneringen med den första impregneringslösningen är i form av träflis, vars konsistens är ca 15 - 50 %.

22. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 2, där materialet är i form av trâflis och flisen vid den andra impregneringen med den andra impregneringslösningen har en konsistens av ca 20 -50 %.

23. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid enligt patentkravet 2, där materialet vid den första impregneringen med den första impregneringslösningen är i form av träflis, vars konsistens är ca 15 - 50 %, och flisen vid den andra impregneringen med den andra impregneringslösningen har en konsistens av ca 20 - 50 %.

24. Process för beredning av mekanisk massa med alkalisk peroxid innefattande följande steg: 10 15 530 831 2 0 - lignocellulosahaltigt material matas till en första press; - det lignocellulosahaltiga materialet pressas; - det lignooellulosahaltiga materialet utmatas från den första pressen; - det lignocellulosahaltiga materialet som utmatats från den första pressen impregneras med en första alkalisk peroxidförbehandlingslösning och impregneringen pågår under en första reaktíonstid; - det lignocellulosahaltiga materialet som impregnerats med den första förbehandlingslösningen tillförs en raffinör som har ett inlopp och en roterande skiva inom en mantel; - en alkalisk raffinörlösning med peroxid tillsätts i det Iignocellulosahaltiga materialet vid raffinören; - raffinörlösningen och det lignooellulosahaltiga materialet sammanblandas med raffinören medan materialet raffineras; och - det lignocellulosahaltiga materialet utmatas inifrån manteln och det utmatade lignocellulosahaltiga materialet hålls under sådana förhållanden som medger kontinuerlig peroxidblekning av nyfibermassan.