SE531545C2 - Process för mekanisk massaberedning med alkalisk peroxid - Google Patents

Description

531 545 I CMP finns tre väsentligen olika koncept som används för att bereda massa. Det första av dessa CMP-koncept är att behandla materialet, normalt i form av flis, med kemikalier och slutföra behandlingen, eller huvuddelen därav, före defibreringssteget med raffinör. Behandlingen kan innebära kokning vid en hög temperatur för en förlängd tidsperiod, såsom i en konventionell CMP-process, eller en hög temperatur för en relativt kort tidsperiod, såsom, vid kemitermomekanisk inassaberedning (CTMP), eller en relativt låg temperatur och en lång tidsperiod, såsom i en kallsodaprocess (CCS), en mekanisk massaberedningsprocess med (APMP), och en (APP). alkalisk peroxid massaberedningsprocess med alkalisk peroxid Exemplariska APMP-processer beskrivs i 2004/0200586 05/04830 (hela uttryckligen US-patentansökningen och i WO innehållet av vilka inkorporeras häri genom referens). Några av dessa CMP-processer använder också en pressanordning för att komprimera det lignocellulosahaltiga materialet före tillsättningen av kemikalier för att förbättra den önskade behandlingseffekten som kemikalierna har.

Det andra CMP-konceptet går ut på att tillsätta kemikalie i flisen under defibreringen med raffinör, såsom beskrivs i US- patenten nr. 3,023,l40; 3,069,309; 4,187,l4l; 4,3ll,553; 4,270,976; 5,l29,987 (hela innehållet av vilka inkorporeras uttryckligen häri genoni referens). Vid detta slags behandling används raffinören inte bara för att åstadkomma defibrering, utan också som en blandare för att åstadkomma spridning och reaktion av kemikalier, även om en förbehandlingen av flisen nämns i fall, några Förbehandlingssteget är (5202), or för att göra flisen mjukare, patentet nr. 3,069,309. I ett dylikt tillsätts de huvudsakliga kemikalierna vid raffinören, bara för att stabilisera väteperoxid 4,3ll,553, såsom beskrivs i US-patentet nr. såsom beskrivs i US- förbehandlingssteg i flesta fall peroxid, som påverkar utvecklingen av massaegenskaper, såsom ljushet. 10 15 20 25 30 35 531 545 Det tredje CMP-konceptet går ut på att kombinera den kemiska förbehandlingen (i detta fall kallas den för förbehandling) före defibreringen. med raffinör och den kemiska behandlingen under defibrerings- och fibrilleringsprocessen med raffinör och före (kallas och betecknas med P-RC, det slutliga raffineringssteget för kemisk behandling med raffinör) (förbehandling som följs av kemisk behandling med raffinör). I P-RC APMP -massaberedning har två olika kemiska strategier införts. Den första är att tillsätta en betydlig mängd alkaliska peroxidkemikalier strax före det primära raffineringssteget, vilket är lämpligast vid atmosfärisk raffinering (t.ex. sàsonx beskrivs i det kinesiska patentet nr. CN ZLO28l4472.4, hela innehållet av vilket inkorporeras häri genom referens); och den andra är att tillsätta de huvudsakliga alkaliska peroxidkemikalierna strax efter primarraffinören, vilket är lämpligast vid trycksatt raffinering (t.ex. såsom beskrivs i den amerikanska patentansökningen US 2004/0069427 A1, hela innehållet av vilken inkorporeras häri genom referens).

KORT SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN En utföringsform av föreliggande uppfinning innefattar en process som utnyttjar ett icke-komprimerande kärl, såsom en kokare, för kemisk förbehandling av flisen och kärlet följs av en defibreringsanordning för att sönderdela den förbehandlade flisen till fiberknippen som sedan tvättas före en kemisk behandling vid hög konsistens. För förbehandlingen kan i föreliggande uppfinning användas en kokare, hellre än en pressanordning t.ex. flispress, för att sprida kemikalierna inom flisen. Kokaren kunde vara en sådan som används vid konventionell kemisk massaberedning utav ved, med eller utan silar för avdragning av kemikalie. Om kemikalien avdras, àtercirkuleras till kan den kokaren med behandling i cirkulationskretsen, till exempel uppvärmning eller tillsättande av utspädningsmedel eller andra kemikalier. Denna kokare kunde W 15 N Ä N E 53? 545 4 vara hydraulisk eller en ångfaskokare (dvs. innehålla ett àngutrymme inuti kokaren) och fungera antingen pà ett kontinuerligt eller satsvis sätt. Kokaren medger utmatningen av material utan att använda en behandlade skruvmekanism. Det med kokaren materialet defibreras därefter för att omvandla flisen till grova fiberknippen som sedan tvättas och avvattnas.

Den tvättade och avvattnade massan behandlas sedan med alkaliska peroxidkemikalier för att utveckla ljushets- och andra massaegenskaper.

Enligt andra utföringsformer tillhandahålls en process för mekanisk massaberedning med alkalisk peroxid innefattande följande steg: (a) förbehandling av ett lignocellulosahaltigt flismaterial med kemiska stabilisatorer i ett icke-komprimerande kärl; (b) utmatning av' det förbehandlade lignocellulosahaltiga flismaterialet till en defibrator för att mekaniskt sönderdela det förbehandlade lignocellulosahaltiga materialet och erhålla ett defibrerat lignocellulosahaltigt material; (c) tvättning av det defibrerade materialet; och därefter (d) behandling av det tvättade och defibrerade lignocellulosahaltiga materialet med alkaliska peroxidkemikalier i en tid och under förhållanden som är tillräckliga för att åstadkomma en massa av önskad konsistens därifrån.

Steget (d) utförs företrädesvis med en högkonsistensraffinör. både fibrillering soul ett konventionellt. primärsystenx för* beredning Högkonsistensraffinören utför vidaredefibrering och - av mekanisk massa (till exempel antingen termomekanisk massaberedning (TMP) eller mekanisk massaberedning med raffinör (RMP)), och inblandning av alkaliska peroxidkemikalier antingen vid raffinören eller i blåsledningen efter raffinören. De alkaliska kemikalierna innefattar alkali och peroxid, i olika former och med eller utan peroxidstabilisatorer.

Kemikaliemängderna som används varierar och är beroende av ràmaterialets och produktens beskaffenhet. 10 15 20 25 30 35 531 545 Väsentligen alla alkaliska peroxidkemikalier kan tillsättas strax innan det defibrerade lignocellulosahaltiga materialet överförs till steget (d), till exempel till raffinören. Det defibrerade lignocellulosahaltiga materialet kan med fördel tvättas med en press.

Enligt några utföringsformer utförs förbehandlingssteget (a) i en kokare som, används som ett icke-komprimerande kärl.

Förhàllandena inom kärlet kan innefatta ett tryck av 0 ~ 10 bar (till exempel 0 - 6 bar), en temperatur av 10 - 170°C (ïill exempel 30 - l20°C), och en uppehållstid av 0.1 - 7 timmar (till exempel 0.1 - 4 timmar). Lut kan tillsättas i det lignocellulosahaltiga flismaterialet i kärlet i steget (a) för att uppnå ett lut/ved -förhållande av ca 0.5:1 - ca 5:1 (till exempel mellan ca l.25:l eller l.5:l och ca 1:1). Denna lut kan utgöras av en stabilisator upplöst i vatten med eller utan alkali och med eller utan peroxid.

Avsikten med steget (a) är att i huvudsak impregnera flisen med enbart stabilisatorer eller med stabilisatorer tillsammans med andra kemikalier som traditionellt används vid massabehandling, t.ex. alkaliska peroxidkemikalier, (bl-a- alkaliska kemikalier Na2CO3) och motsvarande.

De kemiska stabilisatorerna kan innefatta organiska kelaterande reagenser eller oorganiska föreningar. Föredragna organiska kelaterande reagenser innefattar dietylen“trïamin” pentaacetatsyra, etylen-diamin-tetraacetatsyra, OCh nitrilotriättiksyra. Föredragna oorganiska kemikalier kan innefatta silikat och MgSO@ Med fördel kan processen innefatta utmatning av massan till ett högkonsistenstorn och kvarhållande av massan i högkonsistenstornet i en tid och under temperaturförhållanden 10 15 20 25 30 35 531 545 som är tillräckliga Tids- för att åstadkomma en önskad massakonsistens. och temperaturförhållandena kan vara tillräckliga för att åstadkomma en massakonsistens av ca 12 % - ca 60 %, mera föredraget ca 15 % - ca 45 % (till exempel ca 25 % ~ ca 30 %). Temperaturförhållandet inom högkonsistenstornet kan vara mellan. ca 20°C och ca 100°C (till exempel ca 40°C - ca l0O°C, företrädesvis ca 70°C - ca 95°C). Massan kvarhålls i högkonsistenstornet företrädesvis i upp till 7 timmar (till exempel från ca 15 minuter till ca 4 timmar).

Efter högkonsistenstornet kan massan antingen tvättas först med en næssapress eller malas genom att använda åtminstone en av följande: en hög-, medium-, eller lågkonsistensraffinör, med åtminstone ett vilket kan att en raffineringssteg, innebära eller flera raffinörer körs vid samma konsistens eller att en kombination av raffinörer körs vid olika konsistenser med eller utan ett för eliminering av latens avsett kar däremellan. Den tvättade och avvattnade (pressade) massan kan raffineras genom att använda antingen en hög- eller låg- eller mediumkonsistensraffinör.

Efter malningen i huvudlinjen kan massan genomgå normala processteg vid massaberedning, till exempel silning, rening (om nödvändig), förtjockning och tvättning, och slutlig förvaring.

En annan utföringsform av processen enligt föreliggande uppfinning har en kemisk behandling vid mediumkonsistens (8 - 15 %) mellan defibreringsraffinören och högkonsistensraffinören.

Denna utföringsform är i huvudsak avsedd för en situation, där en aggressivare kemisk behandling än högkonsistensbehandling i ett steg erfordras. I mediumkonsistenstornet kan återvunna kemikalierester från högkonsistenstornet användas tillsammans med några ersättningskemikalier av alkalisk peroxid, om nödvändigt. 10 15 20 25 30 35 531 545 I en annan utföringsform av processen enligt föreliggande uppfinning används en blandare hellre än en raffinör för att tillsätta de alkaliska peroxidkemikalierna för behandlingen vid hög konsistens. den kemiska Blandaren kan vara antingen av typen skivraffinör eller av någon annan konstruktion. Den behandlade massan raffineras sedan, med eller utan tvättning, genom att använda en hög-, medium-, eller lågkonsistensraffinör med antingen ett eller flera raffineringssteg, vilka kan utgöras av en kombination av raffinörer som körs vid olika konsistenser.

Dessa och andra aspekter och fördelar hos föreliggande uppfinning blir mera uppenbara efter omsorgsfullt betraktande av nedanstående detaljerad beskrivning av de föredragna exemplariska utföringsformerna av uppfinningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA De tillfogade figurerna l - 3 illustrerar tre för närvarande föredragna utföringsformer enligt föreliggande uppfinning för att använda alkaliska peroxidkemikalier, av vilka figurer FIG. l är en schematisk ritning av ett system enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG. 2 är en schematisk ritning av ett system enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning; och FIG. 3 är en schematisk ritning av ett system enligt ännu en annan utföringsform av föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Såsom visas i bifogad FIG. l, matas flis till en flistvättare, där smuts, skrotmaterial osv. avlägsnas från flisen vid förberedning för tillsättning av kemikalier i kokaren. Processen W Ü 20 % 30 35 531 545 kan innefatta en flissilo före eller efter flistvättaren.

Avsikten med, kokaren är i huvudsak att impregnera flisen. med enbart stabilisatorer eller med stabilisatorer tillsammans med andra kemikalier som traditionellt används vid massabehandling, såsom alkaliska peroxidkemikalier, alkaliska kemikalier (till exempel Na2CO3) och motsvarande.

Stabilisatorerna innefattar vilka son1 helst organiska kelaterande reagenser (DTPAP), (till exempel dietylen-triamin-pentaacetatsyra etylen-diamin- tetraacetatsyra (NTA) (EDTA), Och nitrilotriättiksyra och motsvarande), eller oorganiska kemikalier (till exempel silikat, och motsvarande) som minskar eller stoppar övergàngsmetallernas reaktivitet mot peroxidkemikalier.

Driftsförhållandena för kokaren är företrädesvis följande: Tryck: 0 ~ 6 bar (företrädesvis 3.5 bar) Temperatur: 30 - l20°C (företrädesvis 40 - 90°C) Tid: 0.1 - 4 timmar (företrädesvis 1 timme) Lut/ved -förhållande: l.5:l (företrädesvis 2.511) Lut kan tillsättas i kokaren för att uppnå det önskade lut/Ved - förhållandet. Luten kan utgöras av en stabilisator upplöst i vatten med alkali eller utan och med eller utan peroxid.

Defibratorn efter kokare är konstruerad så att den varsamt sönderdelar den impregnerade flisen till fiberknippen så att materialet kan lätt tvättas med konventionell tvättutrustning och till en matas konventionell högkonsistensraffinör.

Huvuddelen av eller alla alkaliska peroxidkemikalier tillsätts antingen strax före raffinören och/eller i blåsledningen omedelbart efter raffinören. Materialet med inblandade kemikalier (massa) kvarhålls sedan i ett högkonsistenstorn för att låta de kemiska reaktionerna avslutas. Den behandlade massan raffineras sedan, med eller utan tvättning, genom att använda en hög-, medium- eller lâgkonsistensraffinör med åtminstone ett raffineringssteg som kan utgöras av en eller flera raffinörer som körs vid samma konsistens eller av en kombination av 10 15 20 25 30 35 531 545 raffinörer som körs vid olika konsistenser. Den raffinerade massan genomgår behandlingar, såsom är konventionellt i mekaniska massaberedningsprocesser, till exempel eliminering av latens, silning, rening, behandling av silrejekt, tvättning/avvattning och motsvarande.

Högkonsistensraffinören utför både vidaredefibrering och - fibrillering som ett konventionellt primärsystem för beredning av mekanisk massa (till exempel antingen termomekanisk massaberedning (RMP)), (TMP) eller mekanisk massaberedning med raffinör och inblandning av alkaliska peroxidkemikalier antingen vid raffinören eller i raffinören. De blåsledningen efter alkaliska kemikalierna innefattar alkali och peroxid i olika former och med eller utan peroxidstabilisatorer.

Kemikaliemängderna som används varierar och är beroende av råmaterialets och produktens beskaffenhet.

Avsikten med högkonsistenstornet är i tillsatta huvudsak att ge de kemikalierna tillräckligt med reaktionstid för att slutföra sina reaktioner. % - Massakonsistensen kan vara ca 12 60 % (till exempel ca 15 % - 45 %, företrädesvis ca 25 % - 30 %) och temperaturen kan vara ca 20°C - ca lOO°C (till exempel ca 40°C - ca lO0°C, företrädesvis ca 70°C - ca 95°C).

Uppehàllstiden kan variera fràn några minuter till flera timmar (till exempel upp till 7 timmar), minuter till ca 4 till exempel från ca 15 timmar, beroende av råmaterialen och produkterna.

Efter högkonsistenstornet kan massan antingen tvättas först med en nassapress eller malas genom att använda åtminstone en av följande: en hög-, medium-, eller làgkonsistensraffinör, med åtminstone ett raffineringssteg, vilket kan innebära att en eller flera raffinörer körs vid samma konsistens eller att en kombination av raffinörer körs vid olika konsistenser med eller utan ett for eliminering av latens avsett kar däremellan. Den W U 20 ß 30 35 531 545 w tvättade och avvattnade (pressade) massan kan malas genom att använda antingen en hög- eller låg- eller mediumkonsistensraffinör_ Efter malningen i huvudlinjen genomgår massan normala processteg vid massaberedning, till exempel silning, rening (om nödvändig), förtjockning och tvättning, och slutlig förvaring.

En annan utföringsform av processystemet enligt föreliggande uppfinning visas i bifogad FIG. 2. Såsom framgår därav, är det i FIG. 2 visade processystemet likt det i FIG. 1 visade systemet, förutom att det har en kemisk behandling vid mediumkonsistens (8 - 15 %) mellan defibreringsraffinören och högkonsistensraffinören. Utföringsformen enligt FIG. 2 är i huvudsak avsedd för en situation, där en aggressivare kemisk behandling än högkonsistensbehandling i ett steg erfordras. I mediumkonsistenstornet används återvunna kemikalierester från högkonsistenstornet tillsammans med nâgra ersättningskemikalier av alkalisk peroxid, om nödvändigt.

Processystemet som visas i FIG. 3 är också likt den i FIG. l visade utföringsformen, förutom att en blandare används hellre än en alkaliska raffinör för att tillsätta de peroxidkemikalierna för den kemiska behandlingen vid hög konsistens. Blandaren. kan vara antingen, av typen skivraffinör eller av någon annan konstruktion. Den behandlade massan malas sedan, med eller utan tvättning, genom att använda en hög-, medium-, eller lâgkonsistensraffinör med antingen ett eller flera raffineringssteg som kan utgöras av en kombination av raffinörer som körs vid olika konsistenser. Även om uppfinningen har beskrivits i anslutning till vad som för närvarande kan anses vara den mest praktiska och föredragna utföringsformen, är det underförstått att uppfinningen inte är begränsad till den beskrivna utföringsformen, utan tvärtom är 531 545 11 avsedd att täcka olika modifikationer och ekvivalenta utföranden som faller inom ramen för bifogade patentkrav.

Claims (16)

N Ü N % 30 531 545 12 PATENTKRAV

1. Process för mekanisk massaberedning med alkalisk peroxid k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar följande steg: (a) förbehandling av ett lignocellulosahaltigt flismaterial med kemiska stabilisatorer i ett icke-komprimerande kärl; (b) utmatning av det förbehandlade lignocellulosahaltiga flismaterialet till en defibrator för att mekaniskt sönderdela det förbehandlade lignocellulosahaltiga materialet och erhålla ett defibrerat lignocellulosahaltigt material; (C) tvättning av det defibrerade materialet; och därefter (d) behandling av det tvättade och defibrerade lignocellulosahaltiga materialet med alkaliska peroxidkemikalier i en tid och under förhållanden som är tillräckliga för att åstadkomma en massa av önskad konsistens därifrån.

2. Process enligt patentkravet l, där steget (d) utförs med en högkonsistensraffinör.

3. Process enligt patentkravet l eller 2, alkaliska där väsentligen alla peroxidkemikalier tillsätts strax innan det defibrerade lignocellulosahaltiga materialet överförs till steget (d).

4. Process enligt något av föregående patentkrav, innefattande tvättning av det defibrerade materialet med en press.

5. Process enligt något av föregående patentkrav, där steget (a) utförs i en kokare som används som ett icke-komprimerande kärl. 10 15 20 25 30 35 531 545 13

6. Process enligt något av föregående patentkrav, där steget (a) utförs vid ett tryck av 0 - 10 bar, en temperatur av 10 - 170 °C, och under en tid av 0.1 - 7 timmar.

7. Process enligt något av föregående patentkrav, vidare innefattande tillsättande av lut i det lignocellulosahaltiga flismaterialet för att uppnå ett lut/ved ~förhålland@ äV Ca O.5:1 - ca 5:1 i kärlet i steget (a).

8. Process enligt något av föregående patentkrav, där de kemiska stabilisatorerna innefattar organiska kelaterande reagenser.

9. Process enligt patentkravet 8, där de organiska kelaterande reagenserna innefattar dietylen-triamin-pentaacetatsyra, etylen- diamin-tetraacetatsyra, eller nitrilotriättiksyra.

10. Process enligt något av föregående patentkrav, där de kemiska stabilisatorerna innefattar oorganiska kemikalier.

11. ll. Process enligt patentkravet 10, där de oorganiska kemikalierna innefattar silikat eller MgSO@

12. Process enligt något av föregående patentkrav, Vidare innefattande utmatning av massan till ett högkonsistenstorn och kvarhållande av massan i högkonsistenstornet i en tid och under temperaturförhållanden som är tillräckliga för att åstadkomma en önskad massakonsistens.

13. Process enligt patentkravet 12, där tiden 0Ch temperaturförhållandena åstadkommer en massakonsistens av 12 % - 60 %.

14. Process enligt patentkravet 13, där massakonsistensen är 15 % - 45 %. 531 545 14

15. Process enligt något av patentkraven 12 - 14, där temperaturförhàllandet inom högkonsistenstornet är 20°C - lOO°C.

16. Process enligt något av patentkraven 12 ~ 15, där massan kvarhålls i högkonsistenstornet från 15 minuter till 4 timmar.