SE534232C2 - Recycling chemicals used to dissolve cellulose in a cellulose pulp mill's chemical recycling system - Google Patents

Recycling chemicals used to dissolve cellulose in a cellulose pulp mill's chemical recycling system

Info

Publication number
SE534232C2
SE534232C2 SE0901615A SE0901615A SE534232C2 SE 534232 C2 SE534232 C2 SE 534232C2 SE 0901615 A SE0901615 A SE 0901615A SE 0901615 A SE0901615 A SE 0901615A SE 534232 C2 SE534232 C2 SE 534232C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
cellulose
process according
pulp
lignin
chemicals
Prior art date
Application number
SE0901615A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0901615A1 (en
Inventor
Lars Stigsson
Original Assignee
Kiram Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kiram Ab filed Critical Kiram Ab
Priority to SE0901615A priority Critical patent/SE0901615A1/en
Priority to PCT/SE2010/050256 priority patent/WO2010104458A1/en
Priority to JP2011553987A priority patent/JP5788335B2/en
Priority to EP16187027.4A priority patent/EP3124501A1/en
Priority to CN201080010731.4A priority patent/CN102341413B/en
Priority to EP10751091.9A priority patent/EP2406291B1/en
Priority to US13/255,777 priority patent/US8617354B2/en
Priority to ES10751091T priority patent/ES2703390T3/en
Priority to BRPI1006661 priority patent/BRPI1006661B1/en
Priority to CA2754521A priority patent/CA2754521C/en
Priority to PT10751091T priority patent/PT2406291T/en
Publication of SE534232C2 publication Critical patent/SE534232C2/en
Publication of SE0901615A1 publication Critical patent/SE0901615A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B16/00Regeneration of cellulose
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • D01F2/02Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof from solutions of cellulose in acids, bases or salts
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/0014Combination of various pulping processes with one or several recovery systems (cross-recovery)
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C11/00Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
    • D21C11/0021Introduction of various effluents, e.g. waste waters, into the pulping, recovery and regeneration cycle (closed-cycle)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

25 30 534 232 Dissolvingmassa är en lågutbytes- (30-40% på trä) blekt kemisk trämassa som har högt alfa-cellulosainnehåll (> 90%). Denna massa har speciella egenskaper, såsom en hög nivå av ljushet och hög renhet. Dissolvingmassa används för framställning av regenererade cellulosaprodukter. Den domi- nanta processen för framställning av regenererade cellu- losafibrer, viskosförfarandet¿ lider av hög miljömässig påverkan och högt energibehov. I viskosförfarandet används stora kvantiteter koldisulfid, en kemikalie som ofta är kontaminerad med illaluktande orenheter, såsom karbonyl- sulfid, vätesulfid och organiska sulfider. Till och med den bästa av nuvarande teknologier är oförmögen att nedtrycka odörerna som släpps ut i en viskosanläggning. Vidare så finns det inte någon effektiv kemikalieàtervinningsprocess för återvinning av förbrukade upplösnings- och regenere- ringskemikalier. Dissolving pulp is a low-yield (30-40% on wood) bleached chemical wood pulp that has a high alpha-cellulose content (> 90%). This mass has special properties, such as a high level of brightness and high purity. Dissolving pulp is used for the production of regenerated cellulose products. The dominant process for the production of regenerated cellulose fibers, the viscose process¿ suffers from a high environmental impact and a high energy requirement. The viscose process uses large quantities of carbon disulfide, a chemical that is often contaminated with malodorous impurities such as carbonyl sulfide, hydrogen sulfide and organic sulfides. Even the best of current technologies are unable to suppress the odors emitted in a viscous plant. Furthermore, there is no efficient chemical recycling process for recycling spent solution and regeneration chemicals.

NMMO (N-metylmorfolinoxid)-processen, ett ganska nytt icke- derivatiserande förfarande för framställning av regenere- rade cellulosafibrer framträder som ett alternativ till viskosförfarandet, men återvinning av NMMO-lösningsmedlet är emellertid komplicerat, energikrävande och kostsamt. Den kinesiska patentansökan CN 101280476 är inriktad på ett nytt förfarande för återvinning av NMMO-lösningsmedel genom användning av katjoniska och anjoniska hartser.The NMMO (N-methylmorpholine oxide) process, a fairly new non-derivatizing process for the production of regenerated cellulosic fibers, appears as an alternative to the viscose process, but recovery of the NMMO solvent is complicated, energy-intensive and costly. Chinese patent application CN 101280476 is directed to a new process for recovering NMMO solvents using cationic and anionic resins.

Den europeiska patentansökan EP 1900860 är inriktad på ett förfarande för upplösning av cellulosa i en natrium- hydroxidureablandning. Även om detta förfarande kan ha en fördel i förhållande till viskos- och NMMO-förfarandena så finns det inte något förslag på hur återvinning av upp- lösnings-/koagulationskemikalier ska genomföras. 10 15 20 25 30 534 232 Dissolvingmassor, oavsett om de är framställda genom för- hydrolys-kraft-förfarande eller sulfitförfarande, används traditionellt för tillverkning av viskos- eller cellulosa- derivat, såsom cellulosaestrar, rayonfibrer och cellofan.European patent application EP 1900860 is directed to a process for dissolving cellulose in a sodium hydroxide urea mixture. Although this process may have an advantage over the viscose and NMMO processes, there is no suggestion on how to recover solvent / coagulation chemicals. Dissolving compositions, whether prepared by a pre-hydrolysis process or a sulphite process, are traditionally used in the manufacture of viscose or cellulose derivatives, such as cellulose esters, rayon fibers and cellophane.

Rayon är ett mjukt textilmaterial som används mestadels i toppar, kappor och kavajer. Viskosmaterial kan framställas antingen från dissolvingmassa eller från bomullsfibrer.Rayon is a soft textile material that is mostly used in tops, coats and jackets. Viscose materials can be made either from dissolving pulp or from cotton fibers.

Tillverkningsprocessen påbörjas med behandling av fibrerna med natriumhydroxid (mercerisering). Den merceriserade massan blandas därefter med koldisulfid för att bilda cellulosaxantogenat, en cellulosaester. Cellulosa- xantogenatet upplöses i natriumhydroxid, vilket bildar en viskös cellulosalösning. Cellulosalösningen eller viskosen strängpressas in i ett syrabad antingen genom en spalt för att framställa cellofan eller genom fina munstycken för att framställa rayon. I den sura miljön så bryts xantogenat- estern ner till cellulosa och svavelhaltiga föreningar. En del av koldisulfiden átervinns och återcirkuleras för ett behandla ny cellulosa.The manufacturing process begins with treatment of the fibers with sodium hydroxide (mercerization). The mercerized mass is then mixed with carbon disulfide to form cellulose xanthogenate, a cellulose ester. The cellulose xanthogenate dissolves in sodium hydroxide to form a viscous cellulose solution. The cellulose solution or viscose is extruded into an acid bath either through a slit to make cellophane or through fine nozzles to make rayon. In the acidic environment, the xanthogenate ester is broken down into cellulose and sulfur-containing compounds. Some of the carbon disulfide is recycled and recycled to treat new cellulose.

Det europeiska patentet EP1521873 är inriktat mot ett för- farande för tillverkning av fast regenererad viskosfiber, vilket beskriver vissa nya särdrag i förhållande till det traditionella viskosförfarandet. viskosförfarandet utvecklades för mer än hundra àr sedan och förfarandet har fortfarande en dominant position på marknaden för framställning av regenererad cellulosa. För (och NMMO-förfarandet) ges referens till “Regenerated Cellulose Fibres” The mer detaljer pà viskosförfarandet Textile Institute, Ed. Calvin Woodings, Cambridge 200l.(ISBN 1 85573459 1) 10 15 20 25 30 534 232 Dissolvingmassa kan framställas genom alkaliska (kraft, soda) och sura (sulfit, bisulfit) massaproduktions- förfaranden. I kraft-förfarandet utgörs kokvätskan av natriumhydroxid och natriumsulfid. I ett sodamassabruk ersätts natriumsulfiden åtminstone delvis av antrakinon. I sulfitfabriker används natriumsulfit eller magnesium- sulfit/bisulfit som aktiva kokningskemikalier. Kemikalie- àtervinningscykeln i en massafabrik inkluderar en soda- panna, indunstningsanläggning, svaveldioxidåtervinnings- enheter (för sulfitfabriker) och àterkausticeringsanlägg- ning (alkalimassafabriker). För en detaljerad beskrivning av kraft-, soda- och sulfitkemisk massakokning görs refe- rens till “Chemical Pulping” Book 6A, Ed. Johan Gullichsen, 2000. (ISBN 952-5216-06-3) och “Pulp and Paper Manufacture” Volume 4. Sulfite Science & Technology" Ed. by O.V.The European patent EP1521873 is directed to a process for the production of solid regenerated viscose fiber, which describes certain new features in relation to the traditional viscose process. The viscose process was developed more than a hundred years ago and the process still has a dominant position in the market for the production of regenerated cellulose. For (and the NMMO procedure) reference is given to “Regenerated Cellulose Fibers” The more details on the viscose procedure Textile Institute, Ed. Calvin Woodings, Cambridge 200l. (ISBN 1 85573459 1) 10 15 20 25 30 534 232 Dissolving pulp can be produced by alkaline (kraft, soda) and acidic (sulphite, bisulphite) pulp production processes. In the power process, the cooking liquid consists of sodium hydroxide and sodium sulfide. In soda ash use, sodium sulfide is at least partially replaced by anthraquinone. In sulphite factories, sodium sulphite or magnesium sulphite / bisulphite are used as active cooking chemicals. The chemical recycling cycle in a pulp mill includes a recovery boiler, evaporation plant, sulfur dioxide recycling units (for sulphite plants) and a re-causticification plant (alkali pulp mills). For a detailed description of kraft, soda and sulphite chemical pulp cooking, reference is made to “Chemical Pulping” Book 6A, Ed. Johan Gullichsen, 2000. (ISBN 952-5216-06-3) and “Pulp and Paper Manufacture” Volume 4. Sulfite Science & Technology "Ed. By O.V.

Ingruber, 1985. (ISBN l-919893-22-8).Ingruber, 1985. (ISBN 1-919893-22-8).

Då syftet med cellulosaproduktionsprocessen är att fram- ställa en dissolvingmassa så är de fysikaliska målkvali- tetsparametrarna för produkten annorlunda än màlkvalitets- parametrarna för pappersmassa. Nötnings- och draghàll- fasthet är inte längre viktigt medan cellulosamassarenhet är av vikt (lågt lignininnehàll, lågt metall- och aska- innehåll).Since the purpose of the cellulose production process is to produce a dissolving pulp, the physical target quality parameters for the product are different from the target quality parameters for pulp. Abrasion and tensile strength are no longer important while the cellulose pulp unit is important (low lignin content, low metal and ash content).

Det är tydligt att det finns ett behov av ett nytt och mer effektivt cellulosaupplösningsförfarande för att ersätta det traditionella viskosförfarandet.It is clear that there is a need for a new and more efficient cellulose dissolution process to replace the traditional viscose process.

Samanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning är inriktad på ett förfarande för kombinerande av framställningen av cellulosafiberprodukter i en kraft-, sulfit- eller soda-AQ-massafabrik med ett 10 15 20 25 30 534 232 förfarande för upplösning av cellulosa genom användning av ett nytt lösningsmedelssystem, varvid åtminstone en del av de förbrukade cellulosalösningsmedelskemikalierna återvinns i en eller flera enhetsoperationer i kemikalieåtervinnings- cykeln i massafabriken.Summary of the Invention The present invention is directed to a process for combining the production of cellulosic fiber products in a power, sulfite or soda AQ pulp mill with a process for dissolving cellulose using a novel solvent system. wherein at least a part of the spent cellulose solvent chemicals is recovered in one or more unit operations in the chemical recovery cycle in the pulp mill.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett effektivt cellulosaupplösningsförfarande för framställning av formade cellulosamaterial, vilket är integrerat i en cellulosamassafabrik. Alkaliska och sura lösningsmedel innefattande ett amfifilt additiv används för att bryta upp kristallinitet och upplösa cellulosa.An object of the present invention is to provide an efficient cellulose dissolution process for producing molded cellulosic materials, which is integrated in a cellulosic pulp mill. Alkaline and acidic solvents comprising an amphiphilic additive are used to break up crystallinity and dissolve cellulose.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att till- handahålla ett lågkapitalintensivt och miljömässigt över- lägset förfarande för framställning av en cellulosalösning som är lämplig för formning till nya cellulosafibrer, -filmer eller cellulosaderívat.Another object of the present invention is to provide a low capital intensive and environmentally superior process for preparing a cellulosic solution suitable for molding into new cellulosic fibers, films or cellulose derivatives.

Ytterligare ett syfte är att tillhandahålla ett cellulosa- upplösnings- och cellulosaformningsförfarande varvid delignifieringskemikalieåtervinning och cellulosaupplös- ningskemikalieåtervinning åtminstone delvis utförs i samma utrustning.A further object is to provide a cellulose dissolution and cellulose forming process in which delignification chemical recovery and cellulose solution chemical recovery are performed at least in part in the same equipment.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Förfarandet enligt föreliggande uppfinning är således rela- terat till en cellulosamassatillverknings- och cellulosa- upplösningsprocess med ett integrerat återvinningssystem för återvinning av massakok-kemikalier och återvinning av kemikalier för upplösning av cellulosa. Det aktuella förfarandet utförs i flera steg, varvid det första steget innefattar fysikalisk och kemisk behandling av ligno- cellulosamaterial, såsom trä- eller ettårsväxtmaterial, för 10 15 20 25 30 534 232 att öka tillgängligheten av lignocellulosamaterialet. Efter den kemiska och fysikaliska förbehandlingen kokas materia- let i en alkalisk eller sur buffertlösning, eventuellt i närvaro av ett eller flera aktiva kemiska reagensmedel, för att erhålla en delignifierad brun modermassa. Den bruna modermassan bleks genom användning av miljömässigt vänliga kemikalier, såsom ozon och väteperoxid, för att erhålla en slutgiltig dissolvingmassaprodukt med önskade fysikaliska egenskaper och ljushet. Cellulosaavluten som genereras i förfarandet, innefattande ligninkomponenter och förbrukade kemiska reagensmedel koncentreras följt av full eller partiell oxidation i en gasgenerator. I gasgeneratorn bildas en ström a varm rågas och en ström av alkaliska kemikalier och kemiska reagensmedel för efterföljande âtercirkulering och återanvändning i massatillverknings- processen. Alternativt eller kombinerat med förbränning så behandlas avluten med en syra för återvinning av lignin.Detailed Description of the Invention The process of the present invention is thus related to a cellulose pulp manufacturing and cellulose dissolution process with an integrated recycling system for recycling pulp coke chemicals and recycling chemicals for dissolving cellulose. The present process is carried out in several steps, the first step comprising physical and chemical treatment of lignocellulosic material, such as wood or annual plant material, to increase the availability of the lignocellulosic material. After the chemical and physical pretreatment, the material is boiled in an alkaline or acidic buffer solution, possibly in the presence of one or more active chemical reagents, to obtain a delignified brown stock. The brown stock is bleached by the use of environmentally friendly chemicals, such as ozone and hydrogen peroxide, to obtain a final dissolving pulp product with desired physical properties and brightness. The cellulose effluent generated in the process, including lignin components and spent chemical reagents, is concentrated followed by full or partial oxidation in a gas generator. The gas generator forms a stream of hot raw gas and a stream of alkaline chemicals and chemical reagents for subsequent recycling and reuse in the pulp manufacturing process. Alternatively or combined with combustion, the liquor is treated with an acid for recycling lignin.

Dissolvingmassan som framställs genom proceduren hänförd till ovan upplöses i ett lösningsmedel för att bilda en cellulosarik lösning. Massaupplösningssteget utförs före- trädesvis direkt i anslutning till en dissolvingmassa- anläggning.The dissolving pulp prepared by the procedure referred to above is dissolved in a solvent to form a cellulosic solution. The pulp dissolution step is preferably performed directly in connection with a dissolving pulp plant.

I följande avsnitt så beskrivs uppfinningen i mer detalj med pàbörjande med ràmaterialberedningen. i) Råmaterialberedning och avlägsnande av hexoshaltiga- hemicellulosor Både hårda träslag, såsom eukalyptus, akacia, bok, björk och blandade tropiska hårda träslag, samt mjuka träslag, såsom tall, gran och hemlockgran, kan användas som rå- material för tillverkning av en dissolvingmassa som är 10 15 20 25 30 534 232 lämplig för upplösning i cellulosalösningsmedelssystemet enligt föreliggande uppfinning.In the following sections, the invention is described in more detail starting with the preparation of the raw material. i) Raw material preparation and removal of hexose-containing hemicelluloses Both hardwoods, such as eucalyptus, acacia, beech, birch and mixed tropical hardwoods, as well as softwoods, such as pine, spruce and hemlock spruce, can be used as raw materials for the manufacture of a dissolving pulp which 534 232 is suitable for dissolution in the cellulosic solvent system of the present invention.

Hemicellulosor måste åtminstone delvis avlägsnas från en dissolvingmassatyp. Avlägsnande av hemicellulosor kan ut- föras genom ett surt eller alkaliskt förhydrolyssteg före kokning eller genom extraktion av xylan från massa- produkten. Den traditionella dissolvingmassainmatningen till viskosanläggningar eller vid framställning av cellulosaestrar har hemicellulosainnehåll under cirka 7% och företrädesvis under cirka 3%.Hemicelluloses must be at least partially removed from a dissolving pulp type. Removal of hemicelluloses can be carried out by an acidic or alkaline prehydrolysis step before boiling or by extraction of xylan from the pulp product. The traditional dissolving pulp feed to viscose plants or in the production of cellulose esters has a hemicellulose content below about 7% and preferably below about 3%.

För att avlägsna hemicellulosor från lignocellulosa- inmatningsmaterialet så kan kokningssteget föregås av ett spånförhydrolyssteg. En sådan behandling skulle, utöver att avlägsna hemicellulosor, öka tillgängligheten av koknings- kemikalier till det inre av trästrukturen och minska det effektiva alkalibehovet i efterföljande massabearbetnings- operationer. Ett förhydrolyssteg kan företädesvis användas då utgångsmaterialet till processen enligt föreliggande uppfinning innehåller en väsentlig mängd hexoser, såsom glukomannaner.To remove hemicelluloses from the lignocellulosic feed material, the cooking step can be preceded by a chip prehydrolysis step. Such treatment would, in addition to removing hemicelluloses, increase the availability of cooking chemicals to the interior of the wood structure and reduce the effective alkali requirement in subsequent pulping operations. A prehydrolysis step can be preferably used when the starting material for the process of the present invention contains a substantial amount of hexoses, such as glucomannans.

En variant på förhydrolys i detta sammanhang är autohydro- lys vilket väsentligen är en ànghydrolys av lignocellulosa- materialet vid temperaturer av l75-225°C. Under autohydro- lysbetingelser, såsom i förhydrolys, solubiliseras hemi- cellulosakomponenterna och ligninet hydrolyseras partiellt genom klyvning av fenol- och eterbindningar.A variant of prehydrolysis in this context is autohydrolysis, which is essentially an anghydrolysis of the lignocellulosic material at temperatures of 175-225 ° C. Under autohydrolysis conditions, such as in prehydrolysis, the hemicellulose components are solubilized and the lignin is partially hydrolyzed by cleavage of phenolic and ether linkages.

I ännu en annan variant på förhydrolys, ángexplosionshydro- lys, behandlas trämaterialet med ånga vid en temperatur av 200-250°C under några minuter. Denna behandling följs av en explosivt snabb expansion för att sönderdela cellulosa- 10 15 20 25 30 534 232 materialet. Vid denna typ av förfarande så leder emellertid bàde kemiska och mekaniska attacker på cellulosamaterialet till omfattande depolymerisation av kolhydraterna.In yet another variant of prehydrolysis, vapor explosion hydrolysis, the wood material is treated with steam at a temperature of 200-250 ° C for a few minutes. This treatment is followed by an explosively rapid expansion to decompose the cellulosic material. In this type of process, however, both chemical and mechanical attacks on the cellulosic material lead to extensive depolymerization of the carbohydrates.

Avluten som resulterar från förhydrolysbehandlingen bör företrädesvis avlägsnas från cellulosamaterialet före det att massan utsätts för ytterligare behandling. Avluten kan avlägsnas genom avdragssil genom tvättning eller genom pressning av cellulosamaterialet. Efter eventuell åter- cirkulering så töms avluten ut från förbehandlingssteget. pH-värdet under ett förhydrolyssteg kan, beroende på den önskade graden av avlägsnande av hemicellulosor, tid och additiv) justeras (med temperatur, till vilket lämpligt värde som helst i intervallet från cirka 0,5 till 7,0, företrädesvis till en nivå mellan 1,0 och 5,0, och i fallet med autohydrolys, ett pH-värde i intervallet av från 4 till 6. ii) Kokning/Delignifiering Efter att cellulosamaterialet har utsatts för någon förbe- handling, såsom spåning ("chipping”), ångning eller för- hydrolys, kokas materialet i närvaro av alkalisk eller sur kokvätska som är baserad på en löslig alkalimetall eller alkalisk jordartsmetallförening. Basalkalimetallen är natrium och den alkaliska basjordartsmetallen är magnesium eller kalcium.The liquor resulting from the prehydrolysis treatment should preferably be removed from the cellulosic material before the pulp is subjected to further treatment. The liquor can be removed by a strainer by washing or by pressing the cellulosic material. After any recirculation, the effluent is emptied from the pre-treatment step. The pH during a prehydrolysis step can be adjusted (with temperature, to any suitable value in the range from about 0.5 to 7.0, depending on the desired degree of hemicellulose removal, time and additive), preferably to a level between 1.0 and 5.0, and in the case of autohydrolysis, a pH in the range of from 4 to 6. ii) Boiling / Delignification After the cellulosic material has been subjected to some pre-treatment, such as chipping, steaming or pre-hydrolysis, the material is boiled in the presence of alkaline or acidic boiling liquid based on a soluble alkali metal or alkaline earth metal compound.The base alkali metal is sodium and the alkaline base metal is magnesium or calcium.

Syftet med kokningssteget är att separera cellulosa och lignin genom upplösning av ligninet i kokvätskan. I fall av en kraft- eller soda-process så består alkalisk kokvätska primärt av en alkalimetallhydroxid eller -karbonat (och natriumhydrosulfid i kraft). Sur kokvätska skulle kunna lO 15 20 25 30 534 232 vara vilken sulfitkokvätska som helst med en kapacitet att sulfonera och upplösa lignin. I alkaliska massabearbet- ningsprocesser så kan alkalimetallfosfater och alkali- metallborföreningar användas som kokvätkskaalkali. Den mest föredragna kokvätskan innefattar hydroxid, karbonat eller borater av natrium eller blandningar av dessa föreningar.The purpose of the boiling step is to separate cellulose and lignin by dissolving the lignin in the cooking liquid. In the case of a power or soda process, alkaline cooking liquid consists primarily of an alkali metal hydroxide or carbonate (and sodium hydrosulfide in effect). Acidic boiling liquid could be any sulfite cooking liquid having a capacity to sulfonate and dissolve lignin. In alkaline pulp processing processes, alkali metal phosphates and alkali metal boron compounds can be used as boiling liquid alkali. The most preferred cooking liquid comprises hydroxide, carbonate or borates of sodium or mixtures of these compounds.

Den alkaliska kokvätskan har sitt ursprung i kemikalieàter- vinningssystemet av massaproduktionsanläggningen varifrån den recirkuleras, med eller utan partiell kausticering, till kokningssteget. Då borbaserad alkali förekommer i kok- vätskan så sänks kausticerings- och mesabränningsbehovet eftersom borkemikalier delvis autokausticeras i sodapannan.The alkaline cooking liquid originates in the chemical recovery system of the pulp production plant from where it is recycled, with or without partial causticization, to the boiling step. As boron-based alkali is present in the cooking liquid, the need for causticization and mesa burning is reduced because boron chemicals are partially autocausified in the recovery boiler.

I en natriumsulfit- eller natriumbisulfitmassafabrik måste svavlet separeras från natriumbasen för att regenerera koksyran. Natriumsulfat, sulfit och lignosulfonater bildar en smälta innefattande natriumsulfid i sodapannan. Smältan upplöses och natrium- och svavelföreningar separeras för att bilda färsk koksyra. I magnesiumbaserade massafabriker separeras magnesium och svavel i sodapannan. Fasta magnesiumoxidpartiklar separeras och upplöses och bildar en magnesiumhydroxidlösning. Gasformiga svaveloxider tvättas (”scrubbed”) med magnesiumhydroxid, vilken lösning bildar färsk kokvätska.In a sodium sulfite or sodium bisulfite pulp mill, the sulfur must be separated from the sodium base to regenerate the coke acid. Sodium sulfate, sulfite and lignosulfonates form a melt comprising sodium sulfide in the recovery boiler. The melt dissolves and sodium and sulfur compounds are separated to form fresh coke acid. In magnesium-based pulp mills, magnesium and sulfur are separated in the recovery boiler. Solid magnesium oxide particles separate and dissolve to form a magnesium hydroxide solution. Gaseous sulfur oxides are scrubbed with magnesium hydroxide, which solution forms fresh cooking liquid.

Oavsett massaproduktionsprocess så upprätthålls temperatu- ren i kokningssteget enligt föreliggande uppfinning inom intervallet från cirka ll0°C till cirka 200°C, företrädes- vis från cirka 120 till l60°C. Vid de högre kokningstempe- raturerna erfordras en kortare uppehållstid i reaktions- kärlet. En uppehållstid av från 30 till 60 minuter kan vara nog vid en temperatur i intervallet av från 170 till 200°C, medan från 60 till 360 minuters uppehållstid kan vara 10 15 20 25 534 232 10 nödvändigt för ett erhålla det önskade resultatet vid kokningstemperaturer lägre än cirka l70°C.Regardless of the pulp production process, the temperature in the cooking step of the present invention is maintained in the range of from about 110 ° C to about 200 ° C, preferably from about 120 to 160 ° C. At the higher boiling temperatures, a shorter residence time in the reaction vessel is required. A residence time of from 30 to 60 minutes may be sufficient at a temperature in the range of from 170 to 200 ° C, while from 60 to 360 minutes residence time may be necessary to obtain the desired result at lower boiling temperatures. than about 170 ° C.

Traditionella typer av kontinuerliga kokare med enkel- eller dubbelkärl av den hydrauliska eller ångvätskefastypen såväl som satsvisa kokare där trämaterialet kvarhålls i reaktionskärlet genom hela kokningsproceduren kan användas för att innehålla kokningsreaktionerna. Återvinningen av avluten från dessa steg kan integreras på ett känt sätt med återvinningen av avluten från ett syrgas- delignifieringssteg. Avluten kan koncentreras genom indunstning och förbrännas i en separat panna eller för- gasare eller blandas med andra avlutar för ytterligare be- handling.Traditional types of continuous boilers with single or double vessels of the hydraulic or vapor liquid type as well as batch boilers where the wood material is retained in the reaction vessel throughout the cooking procedure can be used to contain the boiling reactions. The recovery of the effluent from these steps can be integrated in a known manner with the recovery of the effluent from an oxygen delignification step. The effluent can be concentrated by evaporation and incinerated in a separate boiler or carburetor or mixed with other effluents for further treatment.

Delignifieringskatalysatorer och andra additiv kan sättas till kokningssteget i föreliggande process. Vissa av dessa additiv används vanligen för att öka hastigheten pà delig- nifiering under alkalisk kokning av cellulosamaterial.Delignification catalysts and other additives can be added to the boiling step of the present process. Some of these additives are commonly used to increase the rate of delignification during alkaline boiling of cellulosic material.

Svavelkemikaliefri massaberedning är av särskilt intresse båda av miljömässiga skäl men även för möjligheten till svavelfri ligninåtervinning. I en svavelfri alkalisk massa- produktionsprocess så kan specifika polyaromatiska orga- niska föreningar tillsättas för att närvara i koknings- steget, varvid sådana föreningar inkluderar antrakinon och dess derivat, såsom l-metylantrakinon, 2-metylantrakinon, 2-etylantrakinon, 2-metoxiantrakinon, 2,3-dimetylantrakinon och 2,7-dimetylantrakinon. Andra additiv med en potentiellt fördelaktig funktion i detta steg inkluderar kolhydrat- protektorer och radikalfångare. Sådana föreningar inklude- rar olika aminer, såsom trietanolamin och etylendiamin, och 10 15 20 25 30 534 232 11 alkoholer, såsom metanol, etanol, n-propanol, isobutyl- alkohol, neopentylalkohol och resorcinol och pyrogallol.Sulfur-free pulp preparation is of particular interest both for environmental reasons but also for the possibility of sulfur-free lignin recycling. In a sulfur-free alkaline mass production process, specific polyaromatic organic compounds may be added to be present in the boiling step, such compounds including anthraquinone and its derivatives, such as 1-methylanthraquinone, 2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-methoxyanthraquinone, 2,3-dimethylanthraquinone and 2,7-dimethylanthraquinone. Other additives with a potentially beneficial function in this step include carbohydrate protectors and radical scavengers. Such compounds include various amines, such as triethanolamine and ethylenediamine, and alcohols, such as methanol, ethanol, n-propanol, isobutyl alcohol, neopentyl alcohol and resorcinol and pyrogallol.

Antrakinon och dess derivat utgör de föredragna organiska additiven för användning i kokningssteget i en svavelfri massaproduktionsprocess. Antrakinonadditiven används företrädesvis i kvantiteter som inte överskrider 1% av vikten av de torra cellulosasubstanserna och mer föredraget under 0,5%.Anthraquinone and its derivatives are the preferred organic additives for use in the cooking step of a sulfur-free pulp production process. The anthraquinone additives are preferably used in quantities not exceeding 1% by weight of the dry cellulosic substances and more preferably below 0.5%.

Optimala driftsbetingelser och kemikaliesatsningar i kokningssteget av processen beror på flertalet parametrar, inkluderande källan och ursprunget av cellulosa- råmaterialet, slutanvändningen av produkten etc. Dessa specifika betingelser kan med enkelhet bestämmas av fackmannen för varje individuellt fall. iii) Syrgasdelignifiering Efter kokning/delignifiering utsätts cellulosamaterialet för en mekanisk defibreringsbehandling för att frigöra fibrerna, vilket underlättar effektiv kontakt mellan reaktanterna i ett efterföljande syrgasdelignifieringssteg.Optimal operating conditions and chemical investments in the cooking step of the process depend on several parameters, including the source and origin of the cellulosic raw material, the end use of the product, etc. These specific conditions can be easily determined by the person skilled in the art for each individual case. iii) Oxygen delignification After boiling / delignification, the cellulosic material is subjected to a mechanical defibration treatment to release the fibers, which facilitates efficient contact between the reactants in a subsequent oxygen delignification step.

Defibrering kan uppnås, i dess bredaste mening, genom införande av ett fibröst anhopat material in i en behand- lingsanordning i vilken fibrerna åtminstone delvis lösgörs från varandra genom brytande av bindningar mellan indivi- duella fibrer och genom kvarlämnande av bindningar påver- kade av fysiska krafter väsentligen ostörda. Ytterligare defibrering av behandlade fiberanhopningar kan utföras genom utsättande av material för skjuvkrafter av till- räcklig styrka för att väsentligen och fullständigt sepa- rera nämnda fibrer utan klyvning eller delning av de fasta kemiskt bundna partiklarna inom fiberanhopningarna. 10 15 20 25 30 534 232 12 Syrgasdelignifiering och blekning med syrebaserade mole- kyler har blivit standard i samband med tillverkningen av blekt kraft- och sulfitmassa och kostnaden för syrgas har gått ner påtagligt.Defibration can be achieved, in its broadest sense, by introducing a fibrous accumulated material into a treatment device in which the fibers are at least partially detached from each other by breaking bonds between individual fibers and by leaving bonds affected by physical forces. essentially undisturbed. Further defibration of treated fiber clusters can be performed by subjecting materials to shear forces of sufficient strength to substantially and completely separate said fibers without cleavage or division of the solid chemically bonded particles within the fiber clusters. 10 15 20 25 30 534 232 12 Oxygen delignification and bleaching with oxygen-based molecules has become standard in connection with the production of bleached kraft and sulphite pulp and the cost of oxygen has decreased significantly.

I analogi med ett alkaliskt kokningssteg så är även alka- lisk lut närvarande under syrgasdelignifieringen. Den alka- liska luten innefattar alkalimetallhydroxid och -karbonat.In analogy with an alkaline boiling step, alkaline liquor is also present during the oxygen delignification. The alkaline liquor comprises alkali metal hydroxide and carbonate.

Andra buffrande kemikalier kan användas, såsom alkali- metallfosfater och alkalimetallborföreningar. Den alkaliska luten som används i syrgasdelignifieringssteget har sitt ursprung i kemikalieåtervinningssystemet, mer särskilt från en kausticeringsenhet där alkaliteten hos luten àterställs till ett pH-värde över cirka 13. För att eliminera reduce- rade svavelföreningar i den alkaliska lutlösningen så kan luten med fördel vara oxiderad (med lutoxidation) genom användning av luft, syre och/eller ozon.Other buffering chemicals may be used, such as alkali metal phosphates and alkali metal boron compounds. The alkaline lye used in the oxygen delignification step originates in the chemical recovery system, more particularly from a causticizing unit where the alkalinity of the lye is restored to a pH value above about 13. To eliminate reduced sulfur compounds in the alkaline lye solution, the lye may be oxidized. (with lute oxidation) through the use of air, oxygen and / or ozone.

Syret som sätts till syrgasdelignifieringssteget kan an- tingen vara rent syre eller en syreinnehållande gas, där syrgaskostnad och partiellt tryck som behövs i reaktorn överväges. Det totala trycket i reaktorn utgörs av det par- tiella trycket av ånga, syre och andra gaser som injiceras eller utvecklas som ett resultat av reaktionerna i syrgas- delignifieringsprocessen. Partialtrycket av syrgas bör hållas i intervallet av från 0,1 till 2,5 MPa. iv) Blekning och xylanåtervinning För ett erhålla en högkvalitativ dissolvingmassa behandlas den syrgasdelignifierade cellulosamassan slutligen genom alkaliextraktion och/eller blekning genom användning av kända blekningsmedel, såsom klordioxid, hypoklorite, peroxid och/eller syre, ozon, cyanamid, peroxisyror, 10 15 20 25 534 232 13 kväveoxider eller kombinationer av vilka som helst av sådana blekningsmedel, i ett eller flera steg.The oxygen added to the oxygen delignification step can be either pure oxygen or an oxygen-containing gas, where oxygen cost and partial pressure required in the reactor are considered. The total pressure in the reactor consists of the partial pressure of steam, oxygen and other gases that are injected or developed as a result of the reactions in the oxygen delignification process. The partial pressure of oxygen should be kept in the range of from 0.1 to 2.5 MPa. iv) Bleaching and xylan recovery In order to obtain a high quality dissolving pulp, the oxygen delignified cellulose pulp is finally treated by alkali extraction and / or bleaching using known bleaching agents, such as chlorine dioxide, hypochlorite, peroxide and / or oxygen, ozone, cyanamide, peroxyacid, Nitrogen oxides or combinations of any of such bleaches, in one or more steps.

Lignininnehållet i cellulosamassan efter blekning är lägre än cirka 2 vikt%, företrädesvis lägre än cirka 0,5 vikt%.The lignin content of the cellulose pulp after bleaching is less than about 2% by weight, preferably less than about 0.5% by weight.

Bortsett från makeup-alkali som tillföres motströms med massaflödet så återcirkuleras en del av eller all alkali som används i blekningsanläggningen och extraktionsstegen till massafabrikens kausticeringsanläggning. All reducerad svavel i recirkulerad alkali kan avlägsnas genom oxidation.Apart from makeup alkali which is added upstream of the pulp flow, some or all of the alkali used in the bleaching plant and the extraction steps are recycled to the pulp mill's causticizing plant. All reduced sulfur in recycled alkali can be removed by oxidation.

De alkaliska blekfiltraten recirkuleras företrädesvis mot- ströms tillbaka till syrgasdelignifieringssteget. Sura blekfiltrat, speciellt de som härstammar från klordioxid, ozon, kväveoxid eller andra sura behandlingssteg, kan re- cirkuleras direkt eller indirekt till ett förhydrolysinmat- ningsförbehandlingssteg.The alkaline bleach filtrates are preferably recycled countercurrently back to the oxygen delignification step. Acidic bleach filtrates, especially those derived from chlorine dioxide, ozone, nitric oxide or other acidic treatment steps, can be recycled directly or indirectly to a prehydrolysis feed pretreatment step.

Då inmatningsmaterialet till massaproduktionsprocessen är ett pentosrikt hårt träslag och partiellt avlägsnande av pentoser från massan är önskvärt så kan pentoser, såsom xylaner, med fördel avlägsnas från cellulosamassan i vilken position som helst efter koknings-/delignifieringssteget före cellulosaupplösningen. Extraktionen utförs med en vattenhaltig extraktant, företrädesvis en vattenhaltig alkalimetallhydroxid (kall extraktion eller varm extrak- tion) vid betingelser som är valda för selektiv upplösning av xylaner. Upplöst xylan fälls ut från extraktanten genom surgörande med en syra, såsom koldioxid, eller genom utspädning av extraktanten med vatten eller ett organiskt lösningsmedel, såsom en envärd Cl-C4-alkohol, såsom etanol eller isopropanol. Utfälld xylan avlägsnas och extraktanten 10 15 20 25 534 232 14 recirkuleras, och rekausticeras om nödvändigt, för att behandla ny massa. Återvunna pentoser (exemplifierade häri ovan med xylan) kan exporteras från massafabriken eller uppgraderas på plats till gröna kemikalier och polymerer, såsom furfural, mjölk- syra, PLA etc. Pentoser som återvunnits kan företrädesvis omvandlas på plats till furfural genom användning av en sur process innefattande en surgörningsreaktor följt av destillation eller omvandlas direkt till furfural i en katalytisk destillationsenhet. v) Kemikalie- och energiàtervinning Cellulosaavlut, med eller utan föregående extraktion av lignin och andra organiska material, dras tillbaka för att bearbetas ytterligare i en återvinningsprocess för åter- vinning av alkalimetallföreningar eller alkaliska jordarts- metallföreningar och energivärden.Since the feedstock for the pulp production process is a pentose-rich hardwood and partial removal of pentoses from the pulp is desirable, pentoses, such as xylans, can be advantageously removed from the cellulosic pulp at any position after the boiling / delignification step prior to cellulose dissolution. The extraction is carried out with an aqueous extractant, preferably an aqueous alkali metal hydroxide (cold extraction or hot extraction) under conditions selected for selective dissolution of xylans. Dissolved xylan precipitates from the extractant by acidifying with an acid, such as carbon dioxide, or by diluting the extractant with water or an organic solvent, such as a C1-C4 monohydric alcohol, such as ethanol or isopropanol. Precipitated xylan is removed and the extractant is recycled, and reconstituted if necessary, to treat new pulp. Recycled pentoses (exemplified herein above with xylan) can be exported from the pulp mill or upgraded on site to green chemicals and polymers, such as furfural, lactic acid, PLA, etc. Recovered pentoses can preferably be converted on site to furfural using an acidic process involving an acidification reactor followed by distillation or converted directly to furfural in a catalytic distillation unit. v) Chemical and energy recovery Cellulose effluent, with or without prior extraction of lignin and other organic materials, is withdrawn for further processing in an alkali metal compound or alkaline earth metal compound recovery process and energy values.

Cellulosaavluten innehåller nästan alla de oorganiska kok- ningskemikalierna tillsammans med lignin och annat orga- niskt material som separerats från lignocellulosamate- rialet. Den initiala koncentrationen av svag avlut som avdragits från kokaren är cirka 15% torra fastämnen i en vattenhaltig lösning. Svag avlut koncentreras till för- bränningsbetingelser i indunstare och koncentratorer till ett fastämnesinnehåll inom området från ca 65% till cirka 85%. Även om en konventionell sodapanna kan användas för bear- betning av cellulosaavlut så kan även ett kemikalieåter- vinningssystem som är baserat på förgasning eller partiell oxidation av cellulosaavluten i en gasgenerator användas. 10 15 20 25 30 534 232 15 Förgasning av kolhaltigt material för återvinning av energi och kemikalier är en väletablerad teknologi och framträder som ett alternativ för återvinning av kemikalier och energi i massafabriker. Cellulosaavlutar innehåller en stor andel salta oorganiska föreningar med en låg smält- och agglo- merationspunkt och även om olika virvelbäddsförfaranden har föreslagits för omvandling av cellulosaavlut så anses det generellt att en suspensions- eller medströmsförgasare är mera lämplig för förgasning av cellulosaavlut.The cellulose liquor contains almost all the inorganic cooking chemicals together with lignin and other organic material separated from the lignocellulosic material. The initial concentration of weak effluent removed from the digester is about 15% dry solids in an aqueous solution. Weak liquor is concentrated to combustion conditions in evaporators and concentrators to a solids content in the range from about 65% to about 85%. Although a conventional recovery boiler can be used for processing cellulose effluent, a chemical recovery system based on gasification or partial oxidation of the cellulose effluent in a gas generator can also be used. 10 15 20 25 30 534 232 15 Gasification of carbonaceous materials for energy and chemical recycling is a well-established technology and appears as an alternative for recycling chemicals and energy in pulp mills. Cellulose liquors contain a large proportion of salty inorganic compounds with a low melting and agglomeration point, and although various fluidized bed processes have been proposed for the conversion of cellulose liquor, it is generally considered that a suspension or cocurrent carburettor is more suitable for gasification of cellulose liquor.

Flertalet typer av förgasare eller gasgeneratorer kan användas, med mindre modifieringar, vid tillämpning av föreliggande uppfinning, inkluderat t ex förgasarna som beskrivs i US-patent nr 4,9l7,763, US-patent nr 4,808,264 och US-patent nr 4,692,209. Dessa förgasningssystem är lämpliga för kemikalie- och energiåtervinning från hög- sulfiditetsavlut/kraft- och natriumbaserade sulfitkok- vätskor. Svavelkemikalierna átervinns som alkalisulfider, men en väsentlig del av svavlet kommer även att följa med ràbränslegasen som vätesulfid och karbonylsulfid. Medryckta smälta alkaliska kemikalier i ràbränslegasen separeras från gasströmmen i ett kylnings- och tvättningssteg och upplöses i en vattenhaltig lösning. Den alkaliska lösningen, kallad grönlut, kausticeras med kalk för att erhålla en vitlut med hög alkalitet, den traditionella kokningskemikalien som används i kraft-massaprocesser. Å andra sidan kan även uppströmsförgasare med två reak- tionszoner som är utformade för förgasning av tunga kolväten och kol användas, med mindre modifieringar, vid tillämpning av föreliggande uppfinning, varvid sådana förgasare beskrivs i t ex US-patent nr 4,872,886 och US- patent nr 4,060,397. 10 15 20 25 30 534 232 16 En annan förgasare med en lämplig design för användning vid föreliggande uppfinning beskrivs i US-patent nr 4,969,93l.Several types of carburetors or gas generators can be used, with minor modifications, in the practice of the present invention, including, for example, the carburetors described in U.S. Patent No. 4,917,763, U.S. Patent No. 4,808,264 and U.S. Patent No. 4,692,209. These gasification systems are suitable for chemical and energy recovery from high sulphide effluents / power and sodium based sulphite cooking liquids. The sulfur chemicals are recycled as alkali sulphides, but a significant part of the sulfur will also accompany the crude fuel gas such as hydrogen sulphide and carbonyl sulphide. Co-entrained molten alkaline chemicals in the crude fuel gas are separated from the gas stream in a cooling and washing step and dissolved in an aqueous solution. The alkaline solution, called green liquor, is causticized with lime to obtain a white alkali with high alkalinity, the traditional cooking chemical used in kraft pulp processes. On the other hand, upstream carburetors with two reaction zones designed for gasification of heavy hydrocarbons and coal can also be used, with minor modifications, in the practice of the present invention, such carburetors being described in, for example, U.S. Patent No. 4,872,886 and U.S. Patent No. 4,060,397. . Another carburettor having a suitable design for use in the present invention is described in U.S. Patent No. 4,969.93l.

Oavsett typen och utformningen av förgasare och sodapanna så separeras oorganiska smälta droppar och aerosoler som bildats i enheten från gasflödet och upplöses i en vattenhaltig lösning. Lösningen innefattar alkaliska föreningar i en form som är lämplig, via kausticering, för användning som alkali i syrgasdelignifiering, alkaliska kokningssteg och cellulosaupplösnings-/cellulosaformings- steg enligt föreliggande uppfinning. Kausticering är en välkänd enhetsoperation inom teknikomràdet för kemisk massaproduktion och beskrivs inte häri.Regardless of the type and design of the carburetor and recovery boiler, inorganic molten droplets and aerosols formed in the unit are separated from the gas flow and dissolved in an aqueous solution. The solution comprises alkaline compounds in a form suitable, via causticization, for use as alkali in oxygen delignification, alkaline boiling steps and cellulose dissolution / cellulose forming steps of the present invention. Causticization is a well-known unit operation in the field of chemical pulp production and is not described herein.

Om svavelföreningar föreligger i cellulosaavluten så kommer dessa föreningar att bilda alkalisulfider och alkali- sulfater beroende på utformningen pá àtervinningsenheten.If sulfur compounds are present in the cellulose effluent, these compounds will form alkali metal sulphides and alkali metal sulphates depending on the design of the recovery unit.

Alkalisulfid som sådan är en effektiv massakokkemikalie/- katalysator i kraft-processen. I natriumbassulfitfabriker måste natriumet och svavlet separeras för att återvinna färsk koksyra. Kemikalieåtervinningens utformning och - drift i kraft- och sulfitfabriker är välkända för fackmannen inom teknikomràdet.Alkali sulfide as such is an effective pulp cook chemical / catalyst in the power process. In sodium basulfite plants, sodium and sulfur must be separated to recover fresh coke acid. The design and operation of chemical recycling in power and sulphite factories are well known to those skilled in the art.

Utöver kemikalierna som återvinns för massaproduktion och blekning så används även återvinningssystemet i massa- fabriken för återvinning och ombildning av cellulosaupp- lösnings-, cellulosakoagulations- och formade cellulosa- tvättningsvätskor. Dessa vattenhaltiga vätskor innefattar alkalimetallvärde och behöver omvandlas till aktiva upp- lösningskemikalier. Återvinning av alkalimetallhydroxid för användning i ett cellulosaupplösningssteg kan innefatta en eller flera av koncentrering i en indunstningsanläggning, partiell eller full oxidation kombinerat med cellulosaavlut 10 15 20 25 30 534 232 17 i en sodapanna, gasgenerator, kausticering i en rekaustice- ringsanläggning och behandling med syre i en oxidations- anläggning för vitlut. Om svavelsyra eller svavelhaltiga syror används i ett cellulosakoagulationssteg så kan sådana syror återvinnas från delning av natrium och svavel (genom förgasning och/eller genom surgörande av rå grönlut) över oxidation av reducerade svavelföreningar till svaveloxider, vilka, då upplösta i vatten, bildar sura lutvätskor som är lämpliga för användning i ett cellulosakoagulationssteg.In addition to the chemicals that are recycled for pulp production and bleaching, the recycling system in the pulp factory is also used for recycling and transformation of cellulose solution, cellulose coagulation and shaped cellulose washing liquids. These aqueous liquids contain alkali metal value and need to be converted to active dissolution chemicals. Recovery of alkali metal hydroxide for use in a cellulose dissolution step may include one or more of concentration in an evaporator, partial or full oxidation combined with cellulose effluent in a recovery boiler, gas generator, causticization in a recoustic acid treatment plant and treatment with in a white liquor oxidation plant. If sulfuric acid or sulfur-containing acids are used in a cellulose coagulation step, such acids can be recovered from the division of sodium and sulfur (by gasification and / or by acidification of crude green liquor) over oxidation of reduced sulfur compounds to sulfur oxides, which, when dissolved in water, form acidic liquids. which are suitable for use in a cellulose coagulation step.

Alkaliska lutvätskor som framställs i àtervinningssystemet enligt föreliggande uppfinning kan utsättas för en oxidativ behandling med en syreinnehållande gas för att eliminera spår av sulfid före lutvätskan recirkuleras och tillföres till det önskade cellulosaupplösnings-/formnings-, blek- nings- eller syrgasdelignifieringssteget enligt före- liggande uppfinning. vi) Svavelfri ligninåtervinning I en utföringsform av föreliggande uppfinning är massa- produktionsprocessen väsentligen svavelkemikaliefri. I denna processkonfiguration kan en del av ligninet fördel- aktigt extraheras och separeras från en avlutström eller kokarcirkulationsström före slutlig koncentrering och vidaretransport till en sodapanna eller förgasare. Ett väsentligen svavelkemikaliefritt lignin kan återvinnas i enlighet med känd teknik för ligninåtervinning. Det svavel- fria ligninet kan användas som ett råmaterial eller prekur- sor för finkemikalier, kolfibrer, fenoler och plastproduk- ter eller användas som ett svavelfritt biobränsle. Lignin kan fällas ut från cellulosaavlutvätskor med fastämnesinne- hâll i intervallet av 3-30%, under inverkan av en eller flera syror, inkluderande svaveloxidsura vätskor och kol- 10 15 20 25 30 534 232 18 dioxid. Svaveloxidsura vätskor kan framställas på plats som beskrivs häri. Koldioxid kan återvinnas från gashaltiga strömmar i dissolvingmassafabriken. Det totala svavelinne- hållet i lignin som àtervinns med proceduren som beskrivs häri (inklusive kovalent bundet svavel) är lägre än cirka 1% med avseende pà vikt av torrt lignin, företrädesvis lägre än 0,5% svavel och mest föredraget lägre än cirka 0,1 vikt% svavel. vii) Upplösning av massa i alkaliska eller sura lösningsmedel och cellulosaformning En dissolvingmassatyp som importeras till eller framställs i en integrerad massafabrik upplöses i ett vattenhaltigt cellulosalösningsmedel, vilket bildar en väsentligen homo- gen cellulosalösning. Den upplösta cellulosan formas till nya fibrer, filmer eller cellulosaderivat i ett eller flera bearbetningssteg efter cellulosaupplösningen. Cellulosa- formning kan utföras genom insprutning av cellulosalös- ningen genom munstycken, direkt eller genom ett luftgap, in i ett koagulationsbad innefattande koagulationskemikalier.Alkaline liquors produced in the recovery system of the present invention may be subjected to an oxidative treatment with an oxygen-containing gas to eliminate traces of sulfide before the liquor is recycled and added to the desired cellulose dissolution / shaping, bleaching or oxygen delignification step of the invention. . vi) Sulfur-free lignin recovery In one embodiment of the present invention, the pulp production process is substantially sulfur-free. In this process configuration, a part of the lignin can be advantageously extracted and separated from an effluent stream or boiler circulation stream before final concentration and further transport to a recovery boiler or carburettor. A substantially sulfur-free lignin can be recovered in accordance with known lignin recovery techniques. The sulfur-free lignin can be used as a raw material or precursor for fine chemicals, carbon fibers, phenols and plastic products or used as a sulfur-free biofuel. Lignin can be precipitated from cellulose effluent liquids with a solids content in the range of 3-30%, under the influence of one or more acids, including sulfur oxide acid liquids and carbon dioxide. Sulfur oxide acidic liquids can be prepared on site as described herein. Carbon dioxide can be recovered from gaseous streams in the dissolving pulp mill. The total sulfur content of lignin recovered by the procedure described herein (including covalently bonded sulfur) is less than about 1% by weight of dry lignin, preferably less than 0.5% sulfur and most preferably less than about 0%. 1% by weight of sulfur. vii) Dissolution of pulp in alkaline or acidic solvents and cellulose formation A type of dissolving pulp imported into or produced in an integrated pulp mill is dissolved in an aqueous cellulose solvent, which forms a substantially homogeneous cellulose solution. The dissolved cellulose is formed into new fibers, films or cellulose derivatives in one or more processing steps after the cellulose dissolution. Cellulose formation can be performed by injecting the cellulose solution through nozzles, directly or through an air gap, into a coagulation bath comprising coagulation chemicals.

Koagulationskemikalierna kännetecknas av att de är dåliga cellulosalösningsmedel. Cellulosafibrer àterbildas i koa- gulationssteget till ett filament eller fiberlina av rege- nererad cellulosa. Filamentet eller fiberlinan kan företrä- desvis ytterligare omvandlas till en cellulosastapelfiber för export från cellulosaupplösningsanläggningen.The coagulation chemicals are characterized by being poor cellulose solvents. Cellulose fibers are regenerated in the coagulation step into a filament or fiber line of regenerated cellulose. The filament or fiberline can preferably be further converted into a cellulosic staple fiber for export from the cellulose dissolution plant.

Cellulosastapelfibrer kan användas i ett brett område av slutprodukter, såsom textilier och hygienkonsumentproduk- ter. Cellulosaformning kan även utföras genom insprutning av cellulosalösningen pà en bädd i rörelse, vilket bildar ett non-woven-cellulosafibernätverk (”spunlaid nonwoven”).Cellulose staple fibers can be used in a wide range of end products, such as textiles and consumer hygiene products. Cellulose forming can also be performed by injecting the cellulose solution onto a moving bed, forming a non-woven cellulosic fiber network ("spunlaid nonwoven").

Koagulationsvätska kan sättas till bädden i rörelse, eller därefter, för att förstärka fibernätverket. Olika former av 10 15 20 25 30 534 232 19 vattenbehandling av fiberweb kan användas för att erhålla den önskade cellulosanätverksstrukturen och -styrkan.Coagulation fluid can be added to the moving bed, or thereafter, to strengthen the fiber network. Various forms of water treatment of fibrous web can be used to obtain the desired cellulose network structure and strength.

Cellulosaformning kan även utföras genom reaktion av den upplösta cellulosan i homogen fas med en reaktant, för framställning av cellulosaderivat såsom t ex cellulosaestrar.Cellulose formation can also be carried out by reacting the dissolved cellulose in homogeneous phase with a reactant, to produce cellulose derivatives such as cellulose esters.

Vi har upptäckt att det är en stor teknisk, miljömässig och kommersiell fördel om återvinningen av cellulosaupplös- nings- och/eller koagulationskemikalier kan återvinnas i samband med återvinning av koknings- och syrgasdelignifie- ringskemikalier. Förvànansvärt nog så kan kemikalier som används i upplösnings- eller koagulationsstegen enligt föreliggande uppfinning, förutsatt att de valda betingel- serna och additiven används, återvinnas i återvinnings- system som används även för kokning och/eller syrgasdelig- nifiering.We have discovered that it is a great technical, environmental and commercial advantage if the recycling of cellulose solution and / or coagulation chemicals can be recycled in connection with the recycling of boiling and oxygen delignification chemicals. Surprisingly, chemicals used in the dissolution or coagulation steps of the present invention, provided that the selected conditions and additives are used, can be recovered in recovery systems also used for boiling and / or oxygen identification.

För att erhålla en hög cellulosakoncentration i cellulosa- lösningen så bör dissolvingmassan (erhàllen efter kokning, blekning och hemicellulosaextraktion) vara aktiverad före upplösning primärt för att öka tillgängligheten för cellulosaupplösningskemikalier. Aktivering kan även par- tiellt avkristallisera cellulosan och förkorta cellulosa- molekylerna från ett typiskt dP-värde (grad av polymerisa- tion av anhydroglukosrepeterande enheter) i intervallet 700-1300 i dissolvingmassan till ett intervall 200-700.In order to obtain a high cellulose concentration in the cellulose solution, the dissolving mass (obtained after boiling, bleaching and hemicellulose extraction) should be activated before dissolution primarily to increase the availability of cellulose solution chemicals. Activation can also partially decrystallize the cellulose and shorten the cellulose molecules from a typical dP value (degree of polymerization of anhydroglucose repeating units) in the range 700-1300 in the dissolving mass to a range of 200-700.

Massaaktiveringen kan utföras genom vilken som helst av eller en kombination av svällning i alkalihydroxid, enzy- matisk behandling, elektronstrålebehandling, hydrotermisk behandling och ångexplosionsbehandling. En hydrotermisk behandling av cellulosamaterialet kan utföras i ett slutet kärl vid från 100 till 200°C i från 30 minuter till 5 timmar med eller utan närvaron av additiv (satsvis kokare) 10 15 20 25 534 232 20 (såsom svaga organiska syror). Mikrovàgor kan användas för energitillförsel till dissolvingmassaaktiveringssteget.The mass activation can be performed by any of or a combination of swelling in alkali hydroxide, enzymatic treatment, electron beam treatment, hydrothermal treatment and steam explosion treatment. A hydrothermal treatment of the cellulosic material can be carried out in a closed vessel at from 100 to 200 ° C for from 30 minutes to 5 hours with or without the presence of additives (batch boilers) (such as weak organic acids). Microwaves can be used for energy supply to the dissolving mass activation step.

Det mest föredragna cellulosaupplösningskemikaliesystemet är baserat på alkalihydroxid i närvaro av en amfifil additivförening. Amfifila föreningar kännetecknas av att de besitter både en hydrofil och en lipofil del. Alkali- hydroxiden är företrädesvis natriumhydroxid som framställts genom kausticering av natriumkarbonatrik lut. Natrium- hydroxid kan förbehandlas med syre eller ozon för att oxidera reducerat svavel. Koncentrationen av alkalihydroxid i cellulosalösningen är under 20 vikt%, företrädesvis justerat till runt 10 vikt%.The most preferred cellulose solution chemical system is based on alkali hydroxide in the presence of an amphiphilic additive compound. Amphiphilic compounds are characterized by possessing both a hydrophilic and a lipophilic moiety. The alkali hydroxide is preferably sodium hydroxide prepared by causticizing sodium carbonate-rich liquor. Sodium hydroxide can be pretreated with oxygen or ozone to oxidize reduced sulfur. The concentration of alkali hydroxide in the cellulose solution is below 20% by weight, preferably adjusted to around 10% by weight.

Den amfifila föreningen är en polyelektrolyt, ytaktivt ämne (anjoniskt, katjoniskt, nonjoniskt eller zwitterjoniskt), polyetylenglykol, urea, tiourea eller guanidin. Specifikt föredragna amfifila föreningar inkluderar SDS (natrium- dodekylsulfat), polyetylenglykol-/polypropylenglykolsam- polymerer och lecitin. Additivet används i en koncentration under cirka 10% baserat pà vikt av cellulosan i lösningen, företrädesvis under cirka 3%.The amphiphilic compound is a polyelectrolyte, surfactant (anionic, cationic, nonionic or zwitterionic), polyethylene glycol, urea, thiourea or guanidine. Specifically preferred amphiphilic compounds include SDS (sodium dodecyl sulfate), polyethylene glycol / polypropylene glycol copolymers and lecithin. The additive is used in a concentration below about 10% based on the weight of the cellulose in the solution, preferably below about 3%.

Upplösningen av cellulosan utförs företrädesvis i tempera- turintervallet av från minus l5°C till plus 20°C.The dissolution of the cellulose is preferably carried out in the temperature range of from minus 15 ° C to plus 20 ° C.

Förutsatt att cellulosaspinningsystemet kan hantera mycket viskösa lösningar så kan koncentrationen av cellulosa i cellulosalösningen vara så hög som 25 vikt%, Cellulosa- polymererna kan vara ordnade i lösningen i form av en vätskeformig kristallin fas, varvid sådan fas har före- dragna egenskaper för cellulosaformning till nya fibrer med hög tenacitet. 10 15 20 25 30 534 232 21 Koncentrationen av cellulosa kan även hållas lägre (5-15 vikt%) för att ha en låg viskositet och lämplig cellulosa- lösningsreologi för spinning med konventionell spinnutrustning.Provided that the cellulose spinning system can handle highly viscous solutions, the concentration of cellulose in the cellulose solution may be as high as 25% by weight. new fibers with high tenacity. 10 15 20 25 30 534 232 21 The concentration of cellulose can also be kept lower (5-15% by weight) to have a low viscosity and suitable cellulose solution rheology for spinning with conventional spinning equipment.

Spinnlösningen innefattande cellulosa kan injiceras in i ett koagulationsvätskebad genom fina munstycken för att bilda ett cellulosafilament eller -fiberlina; alternativt så kan spinnlösningen sprutas in i en bädd i rörelse som bildar en nonwoven-väv. Koagulationsvätskan är vilken lämplig vätska som helst med en låg eller mycket låg kapacitet att lösa upp cellulosa. Med fördel innefattar koagulationsvätskan en alkohol, såsom en envärd alkohol (etanol, metanol, propanol, isopropanol), aceton eller en flervärd alkohol vara sammansatt av syror (organiska syror, såsom ättiksyra, (glycerol). Koagulationsvätskan kan även myrsyra, och mineralsyror, såsom svavelsyra) eller ett fosfat- och/eller sulfatsaltlösning. Slutligen så kan koagulationsvätskan vara en utspädd cellulosaupplösnings- vätska. Olika typer av additiv, inklusive zinkföreningar, kan vara tillsatta till koagulationsvätskan för att främja bildning av en cellulosafiber med de önskvärda fysikaliska egenskaperna och geometrisk form. Förbrukade koagulations- vätskor recirkuleras åtminstone delvis till och återvinns i samma utrustning som används för återvinning av kemikalier för kokning, syrgasdelignifiering eller massablekning.The spinning solution comprising cellulose can be injected into a coagulation liquid bath through fine nozzles to form a cellulose filament or fiberline; alternatively, the spinning solution can be injected into a moving bed forming a nonwoven fabric. The coagulation fluid is any suitable fluid with a low or very low capacity to dissolve cellulose. Advantageously, the coagulation liquid comprises an alcohol, such as a monohydric alcohol (ethanol, methanol, propanol, isopropanol), acetone or a polyhydric alcohol being composed of acids (organic acids, such as acetic acid, (glycerol). sulfuric acid) or a phosphate and / or sulphate salt solution. Finally, the coagulation fluid may be a dilute cellulose solution. Various types of additives, including zinc compounds, may be added to the coagulation fluid to promote the formation of a cellulosic fiber having the desired physical properties and geometric shape. Consumed coagulation fluids are at least partially recycled to and recycled in the same equipment used for recycling chemicals for boiling, oxygen delignification or pulp bleaching.

Oavsett om cellulosafilmer, nonwoven-vävar, vattenbehandlat bundet fiberwebmaterial, filament eller fiberlinor fram- ställs sà tvättas normalt cellulosaprodukten i ett flera steg med tvättvätskor. Systemet för recirkulering och återvinning av tvättvätskor är företrädesvis integrerat i massafabrikens energi- och -kemikalieàtervinningssystem.Regardless of whether cellulose films, nonwoven fabrics, water-treated bonded fibrous web material, filaments or fiber ropes are produced, the cellulose product is normally washed in a multi-step process with washing liquids. The system for recirculation and recycling of washing liquids is preferably integrated in the pulp mill's energy and chemical recycling system.

Utöver det alkaliska cellulosalösningsmedelssystemet som beskrivs häri så kan även koncentrerad fosforsyra, organo- 10 15 20 25 30 534 232 22 sulfonsyra (metansulfonsyra, etansulfonsyra eller aryl- sulfonsyra) och/eller smälta salthydrater företrädesvis innefattande zinkklorid och/eller en litiumanjon, sàsom LiClO4*3H2O, användas för cellulosaupplösning och cellulosaformning. Koagulationsvätska i denna konfiguration alkohol, alkalihydroxid. Även om energiintegration med en massa- kan vara vatten, aceton, fosfatsalter eller fabrik är okomplicerat med dessa upplösningskemikalier så är regenereringen av syror och smälta salthydratkemikalier från koagulationsvätskorna àtskilligt mera komplicerat än återvinning av alkaliska cellulosalösningsmedel. Färsk fosforsyra för cellulosaupplösning kan framställas genom behandling av fosfatsalter som àtervunnits från ett koagulationsbad med svavelsyra (eventuellt genererad pà plats), vilket bildar sulfat och den önskade fosforsyran.In addition to the alkaline cellulose solvent system described herein, concentrated phosphoric acid, organosulfonic acid (methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid or arylsulfonic acid) and / or molten salt hydrates may also preferably comprise zinc chloride and / or a lithium anion, 3H2O, used for cellulose dissolution and cellulose forming. Coagulation fluid in this configuration alcohol, alkali hydroxide. Although energy integration with a mass can be water, acetone, phosphate salts or factory is uncomplicated with these dissolution chemicals, the regeneration of acids and molten salt hydrate chemicals from the coagulation fluids is considerably more complicated than recovery of alkaline cellulose solvents. Fresh phosphoric acid for cellulose solution can be prepared by treating phosphate salts recovered from a coagulation bath with sulfuric acid (optionally generated on site) to form sulfate and the desired phosphoric acid.

Sulfatsalter i förbrukade kemikalier (biprodukt från fram- ställning av fosforsyra på plats eller förekommande i en förbrukad cellulosakoagulationsvätska) kan injiceras direkt eller indirekt i en sodapanna eller gasgenerator för reduk- tion till sulfider. Sulfider kan sedan i sin tur separeras t ex i form av vätesulfidgas, vilken gas oxideras till Svaveloxider. Svaveloxider som framställs på detta sätt kan lösas upp i vatten, vilket bildar svavelsyra eller en sur svaveloxidlösning som är lämplig för användning i ett cellulosakoagulationssteg.Sulphate salts in spent chemicals (by-product from the production of phosphoric acid on site or present in a spent cellulose coagulation liquid) can be injected directly or indirectly into a recovery boiler or gas generator for reduction to sulphides. Sulfides can then in turn be separated, for example in the form of hydrogen sulphide gas, which gas is oxidized to sulfur oxides. Sulfur oxides prepared in this way can be dissolved in water to form sulfuric acid or an acidic sulfur oxide solution suitable for use in a cellulose coagulation step.

Enligt föreliggande uppfinning tillhandahålls ett för- farande för framställning av ett format cellulosamaterial från lignocellulosa och återvinning av kemikalier som används i nämnda förfarande såsom läggs fram i oberoende krav l.According to the present invention there is provided a process for the preparation of a molded cellulosic material from lignocellulose and for the recovery of chemicals used in said process as set out in independent claim 1.

Ytterligare särdrag och specifika utföringsformer av upp- finningen läggs fram i de beroende kraven.Additional features and specific embodiments of the invention are set forth in the dependent claims.

Claims (1)

10 15 20 25 1. 534 232 23 Patentkrav Förfarande för framställning av format cellulosamaterial fràn lignocellulosa genom en sekvens av separations- och upplösningssteg, kännetecknat av att förfarandet innefattar stegen: ê) Tillhandahàllande av ett utgângsmaterial av finför- delat lignocellulosamaterial innefattande cellulosa, hemicellulosor och lignin; Separation av lignin från lignocellulosautgångs- materialet genom kokning av materialet vid en tempera- tur mellan 110 och 200°C under cirka från 1 timme till 6 timmar i en vattenhaltig lösning innefattande en löslig alkalimetallförening eller alkalisk jordarts- metallförening, därmed bildande av en första ström av fast material som är anrikat med cellulosa och en andra ström som är rik på upplöst lignin; Behandling av nämnda första ström av cellulosa från steg b) ganom åtminstone en av syrgasdelignifiering, blekning och alkaliextraktion för att bilda en cellulosamassa med ett lignininnehåll under cirka 2%, företrädesvis ett lignininnehåll under cirka 1%; Behandling av den andra strömmen som är rik på upplöst lignin från steg b)i ett kemikalieåtervinningssystem innefattande en cellulosaavlutkoncentrationsenhet, eventuellt en kausticeringsanläggning, och en gasgene- rator eller sodapanna, varvid alkalimetallföreningar eller alkaliska jordartsmetallföreningar återvinns, vilka metallföreningar recirkuleras, med eller utan ytterligare behandling, till steg b); 10 15 20 25 534 232 24 e)Aktivering av dissolvingcellulosamassa för att öka tillgängligheten för cellulosaupplösningskemikalier; f)Upplösning av aktiverad cellulosamassa från steg e) i en vattenhaltig alkalisk eller sur lösning eller ett smält salt, under bildande av en väsentligen homogen lösning innehållande upplöst cellulosa och därefter formning av den upplösta cellulosan till fibrer, filmer eller cellulosaderivat; g)Recirkulering av förbrukade cellulosaupplösnings- kemikalier som avdragits från åtminstone en av; gl) steg f) g2) ett cellulosakoagulationssteg g3) ett tvättningssteg för formad cellulosa till ett eller flera av kemikalieàtervinningsstegen av steg d). Förfarande enligt krav l, kännetecknat av att en alkalimetallförening i steg b) är natrium. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att en alkalisk jordartsmetallförening i steg b) är magnesium. Förfarande enligt något av kraven l-3, känne- tecknat av att hemicellulosor har separerats från lignocellulosautgángsmaterialet före kokning i steg b). Förfarande enligt något av kraven 1-3, känne- tecknat av att pentoser, t ex xylaner, har separerats från cellulosamassa efter kokningssteget b) men före tillförsel av cellulosamassan till aktiveringssteget e). 10 15 20 25 10. ll. 534 232 25 Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att xylan separeras från cellulosamassa genom kall eller varm extraktion med en vattenhaltig extraktant inne- fattande natriumhydroxid följt av utfällning av xylan från extraktanten genom utspädning av extraktanten med vatten, en alkohol eller genom surgörande av extrak- tanten med en syra. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att en alkohol är en lägre envärd Cl-C4-alkohol. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att utfälld xylan omvandlas till furfural genom användning av en sur process innefattande en av en surgörnings- reaktor och ett destillationssteg eller genom katalytisk destillation. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att aktivering av cellulosa i steg e) utförs genom en eller flera av svällning i alkali- hydroxid, genom elektronstràlebehandling, genom äng- explosion, genom hydrotermisk behandling och genom enzymatisk behandling. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att cellulosa aktiveras i steg e) genom en hydrotermisk behandling varvid cellulosamassa behand- las med vatten och eventuellt additiv, vid en temperatur mellan 100 och 200°C i en tidsperiod av från 0,5 till 5 timmar. Förfarande enligt krav 10, kännetecknat av att ett additiv är en sur förening. 10 15 20 25 12. 13. 14. 15. 16. 17. 534 232 26 Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att förbrukade cellulosaupplösnings- kemikalier i steg g) recirkuleras direkt eller indirekt till en kausticeringsanläggning varvid alkalikarbonat omvandlas till alkalihydroxid. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att förbrukade cellulosaupplösnings- kemikalier i steg g) recirkuleras direkt eller indirekt till en sodapanna eller en gasgenerator för återvinning av alkalimetallföreningar eller alkaliska jordartsmetallföreningar. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att förbrukade cellulosaupplösnings- kemikalier i steg g) recirkuleras direkt eller indirekt till en sodapanna eller en gasgenerator för återvinning av svavelföreningar. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att förbrukade cellulosaupplösnings- kemikalier i steg g) avdrages från ett cellulosakoagula- tionssteg. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att förbrukade cellulosaupplösnings- kemikalier innefattar en eller flera av alkalihydroxid, alkalikarbonat, alkalisulfat, zink eller fosfat. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att förbrukade cellulosaupplösnings- kemikalier i steg g) återvinns från ett tvättningssteg för formad cellulosa. 10 15 20 25 18. 19. 20. 21. 22. 23. 534 232 27 Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att ett eller flera additiv tillsättes utöver alkaliska eller sura lösningsmedel som används för upplösning av cellulosa i steg f). Förfarande enligt krav 18, kännetecknat av att ett additiv är en amfifil förening, företrädesvis ett joniskt eller nonjoniskt ytaktivt ämne, en polyetylen- glykolförening, urea, tiourea, lecitin eller guanidin. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknar av att en sur vätska som används i steg f) är en eller flera av koncentrerad metansulfonsyra, etan- sulfonsyra, arylsulfonsyra eller fosforsyra. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att ett smält salt som används i steg f) innefattar en eller flera av zinkklorid och litium- salter. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att svavelsyra framställs från reduce- rade svavelföreningar som har sitt ursprung i en soda- panna eller gasgenerator, varvid åtminstone en del av nämnda svavelsyra används i ett cellulosakoagulations- steg eller för framställning av fosforsyra. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att reducerade svavelföreningar, väsentligen i form av vätesulfid, frigörs från grönlut som bildats genom upplösning av en smälta från en soda- panna eller separeras från en gasgeneratorgas, varvid nämnda vätesulfid oxideras till svaveloxider och löses upp i vatten för att bilda en sur lösning. 10 24. 25. 26. 534 232 28 Förfarande enligt krav 23, kännetecknat av att en sur lösning används i ett cellulosakoagulationssteg och/eller för utfällning av lignin från en cellulosa- avlut. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att väsentligen inga svavelföreningar förekommer under kokning i kokningssteget b) enligt kravA process for producing shaped cellulosic material from lignocellulose by a sequence of separation and dissolution steps, characterized in that the process comprises the steps of: ê) Providing a starting material of finely divided lignocellulosic material comprising cellulose, hemic lignin; Separation of lignin from the lignocellulosic starting material by boiling the material at a temperature between 110 and 200 ° C for about from 1 hour to 6 hours in an aqueous solution comprising a soluble alkali metal compound or alkaline earth metal compound, thereby forming a first stream of solids enriched with cellulose and a second stream rich in dissolved lignin; Treating said first stream of cellulose from step b) by at least one of oxygen delignification, bleaching and alkali extraction to form a cellulose pulp having a lignin content below about 2%, preferably a lignin content below about 1%; Treatment of the second stream rich in dissolved lignin from step b) in a chemical recovery system comprising a cellulose effluent concentration unit, optionally a causticizing plant, and a gas generator or boiler, whereby alkali metal compounds or alkaline earth metal compounds are recovered without further treatment with metal compounds, , to step b); E 15 Activation of dissolving cellulose pulp to increase the availability of cellulose solution chemicals; f) Dissolving activated cellulose pulp from step e) in an aqueous alkaline or acidic solution or a molten salt, to form a substantially homogeneous solution containing dissolved cellulose and then forming the dissolved cellulose into fibers, films or cellulose derivatives; g) Recycling of spent cellulose solution chemicals extracted from at least one of; gl) step f) g2) a cellulose coagulation step g3) a washing step for shaped cellulose to one or more of the chemical recovery steps of step d). Process according to Claim 1, characterized in that an alkali metal compound in step b) is sodium. Process according to Claim 1, characterized in that an alkaline earth metal compound in step b) is magnesium. Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the hemicelluloses have been separated from the lignocellulosic starting material before boiling in step b). Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that pentoses, eg xylans, have been separated from the pulp after the boiling step b) but before the pulp is fed to the activation step e). 10 15 20 25 10. ll. Process according to claim 5, characterized in that xylan is separated from cellulose pulp by cold or hot extraction with an aqueous extractant containing sodium hydroxide followed by precipitation of xylan from the extractant by diluting the extractant with water, an alcohol or by acidifying the extractant. the aunt with an acid. Process according to Claim 6, characterized in that an alcohol is a lower monovalent C 1 -C 4 alcohol. Process according to Claim 6, characterized in that precipitated xylan is converted to furfural by using an acidic process comprising one of an acidification reactor and a distillation step or by catalytic distillation. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that activation of cellulose in step e) is carried out by one or more of swelling in alkali hydroxide, by electron beam treatment, by meadow explosion, by hydrothermal treatment and by enzymatic treatment. Process according to one of the preceding claims, characterized in that cellulose is activated in step e) by a hydrothermal treatment in which cellulose pulp is treated with water and optionally additives, at a temperature between 100 and 200 ° C for a period of from 0.5 to 5 hours. Process according to Claim 10, characterized in that an additive is an acidic compound. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that spent cellulose solution chemicals in step g) are recycled directly or indirectly to a causticization plant, whereby alkali carbonate is converted to alkali hydroxide. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that spent cellulose solution chemicals in step g) are recycled directly or indirectly to a recovery boiler or a gas generator for recycling alkali metal compounds or alkaline earth metal compounds. Process according to one of the preceding claims, characterized in that spent cellulose solution chemicals in step g) are recycled directly or indirectly to a recovery boiler or a gas generator for the recovery of sulfur compounds. Process according to one of the preceding claims, characterized in that spent cellulose solution chemicals in step g) are removed from a cellulose coagulation step. Process according to one of the preceding claims, characterized in that spent cellulose solution chemicals comprise one or more of alkali hydroxide, alkali carbonate, alkali metal sulphate, zinc or phosphate. Process according to one of the preceding claims, characterized in that spent cellulose solution chemicals in step g) are recovered from a washing step for shaped cellulose. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that one or more additives are added in addition to alkaline or acidic solvents used for dissolving cellulose in step f). Process according to Claim 18, characterized in that an additive is an amphiphilic compound, preferably an ionic or nonionic surfactant, a polyethylene glycol compound, urea, thiourea, lecithin or guanidine. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that an acidic liquid used in step f) is one or more of concentrated methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, arylsulfonic acid or phosphoric acid. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that a molten salt used in step f) comprises one or more of zinc chloride and lithium salts. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that sulfuric acid is produced from reduced sulfur compounds originating in a recovery boiler or gas generator, wherein at least a part of said sulfuric acid is used in a cellulose coagulation step or for the production of phosphoric acid. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that reduced sulfur compounds, essentially in the form of hydrogen sulphide, are released from green liquor formed by dissolving a melt from a recovery boiler or separated from a gas generator gas, said hydrogen sulphide being oxidised to sulfur oxides and dissolved in water to form an acidic solution. 24. 25. 26. 534 232 28 A process according to claim 23, characterized in that an acidic solution is used in a cellulose coagulation step and / or for precipitating lignin from a cellulose liquor. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that substantially no sulfur compounds are present during boiling in the boiling step b) according to claim 1. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att väsentligen svavelfritt lignin àtervinns från cellulosaavlut före tillförsel av kok- vätskan till en sodapanna eller gasgenerator.Process according to one of the preceding claims, characterized in that substantially sulfur-free lignin is recovered from cellulose effluent before supplying the cooking liquid to a recovery boiler or gas generator.
SE0901615A 2009-03-09 2009-12-28 Recycling chemicals used to dissolve cellulose in a cellulose pulp mill's chemical recycling system SE0901615A1 (en)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0901615A SE0901615A1 (en) 2009-12-28 2009-12-28 Recycling chemicals used to dissolve cellulose in a cellulose pulp mill's chemical recycling system
PCT/SE2010/050256 WO2010104458A1 (en) 2009-03-09 2010-03-08 A shaped cellulose manufacturing process combined with a pulp mill recovery system
JP2011553987A JP5788335B2 (en) 2009-03-09 2010-03-08 Molded cellulose production process combined with pulp machine recovery system
EP16187027.4A EP3124501A1 (en) 2009-03-09 2010-03-08 Shaped cellulose manufacturing process
CN201080010731.4A CN102341413B (en) 2009-03-09 2010-03-08 Shaped cellulose manufacturing process combined with pulp mill recovery system
EP10751091.9A EP2406291B1 (en) 2009-03-09 2010-03-08 A shaped cellulose manufacturing process combined with a pulp mill recovery system
US13/255,777 US8617354B2 (en) 2009-03-09 2010-03-08 Shaped cellulose manufacturing process combined with a pulp mill recovery system
ES10751091T ES2703390T3 (en) 2009-03-09 2010-03-08 Manufactured cellulose manufacturing process combined with a pulp mill recovery system
BRPI1006661 BRPI1006661B1 (en) 2009-03-09 2010-03-08 process for the manufacture of cellulose material from lignocellulose by a sequence of the steps of separating, dissolving and forming cellulose and process for manufacturing cellulose material formed from cellulose pulp and for the recovery and recycling of chemicals for dissolving waste cellulose and for forming cellulose
CA2754521A CA2754521C (en) 2009-03-09 2010-03-08 A shaped cellulose manufacturing process combined with a pulp mill recovery system
PT10751091T PT2406291T (en) 2009-03-09 2010-03-08 A shaped cellulose manufacturing process combined with a pulp mill recovery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0901615A SE0901615A1 (en) 2009-12-28 2009-12-28 Recycling chemicals used to dissolve cellulose in a cellulose pulp mill's chemical recycling system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE534232C2 true SE534232C2 (en) 2011-06-07
SE0901615A1 SE0901615A1 (en) 2011-06-07

Family

ID=44106377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0901615A SE0901615A1 (en) 2009-03-09 2009-12-28 Recycling chemicals used to dissolve cellulose in a cellulose pulp mill's chemical recycling system

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE0901615A1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SE0901615A1 (en) 2011-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5788335B2 (en) Molded cellulose production process combined with pulp machine recovery system
US5595628A (en) Production of pulp by the soda-anthraquinone process (SAP) with recovery of the cooking chemicals
Mendes et al. Production of rayon fibres from cellulosic pulps: state of the art and current developments
CN112585204B (en) Method for separating cellulosic parts from polyester and cellulosic compositions
FI126649B (en) New process for the preparation of microcellulose
CN103122594B (en) Production method of dissolving pulp
EP3983583A1 (en) Fibers produced from recycled cellulosic waste material
BR0110890B1 (en) pulp, liocel fiber, and processes for producing a composition for conversion to liocel fiber, and for producing liocel fibers.
CN105274894A (en) Method for separating lignocellulose component through metal catalysis organic acid
US11802183B2 (en) Lignin depolymerization process using chemicals recoverable by the kraft recovery cycle
BR112016015776B1 (en) METHOD TO REMOVE LIGIN FROM LIGNOCELLULOSIC BIOMASS
US6143130A (en) Polysulfide pulping process
WO2013004909A1 (en) Method of removing hemicelluloses from pulp
CN105339544B (en) The method for producing the cellulose and hemicellulose of regeneration
SE534232C2 (en) Recycling chemicals used to dissolve cellulose in a cellulose pulp mill's chemical recycling system
US3354029A (en) Method of alkaline digestion of cellulosic materials
EP1082348A1 (en) Process for preparing a high purity chemical-free microcrystalline cellulose from a chemically produced cellulose
CA3033451A1 (en) Method and system for treating spent pulping liquor
US1719129A (en) Process of fiber liberation and recovery of valuable constituents of the waste liquor
Francis et al. Mild acid and alkaline pretreatments before kraft and SAQ pulping
EP4061997A1 (en) Method for producing cellulose carbamate
CA3122786A1 (en) Temperature-controlled delignification of biomass
SE534885C2 (en) Process for producing a pulp from lignocellulosic material containing at least 0.5% SiO2
WO2013068453A2 (en) Kraft pulping process