SK183692A3 - Spôsob odstráňovania stopových prvkov, najmä Fe3+, z nebielenej buničiny pred jej spracovaním v kyslíkovom stupni - Google Patents

Abstract

Spôsob pozostáva z parciálnej chlorácie nabielenej buničiny plynným Ch alebo zmesou Ch t CIO2, pri ktorej sa tvorí nízke pH roztoku a vzniknutá kyselina chlorovodíková rozpúšťa stopové prvky, najmä však Fe3*, viazané nabielenou buničinou.

Description

Názov vynálezu

Spôsob odstraňovania stopových prvkov, najmä Fe , z nebielenej buničiny pred jej spracovaním v kyslíkovom stupni.

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu odstraňovania stopových prvkov najmä Fe⁺⁺⁺, z nebielenej buničiny určenej na bielenie v následnom kyslíkovom bieliacom stupni.

Doterajší stav techniky

Kyslíkový delignifikačný stupeň (označovaný tiež ako kylikový bieliaci stupeň) našiel v posledných 20-tich rokoch široké uplatnenie pri výrobe buničiny sulfátovým a tiež sulfitovým (kyslým a polokyslým) postupom. Kyslíkový delignifikačný stupeň pozostáva z tlakového záhrevu buničiny v kyslíkovom reaktore v prítomnosti alkálií a určitého pretlaku kyslíka. Pre prevádzkovú aplikáciu kyslíkového delignif ikačného stupňa sa uvádzajú nasledovné podmienky: hustota látky 25~3O počiatočný tlak kyslíka 0,4-1,0 MPa, teplota 80-120 °C, čas reakcie kratší než 1 hod., použité alkálie 2-5 % NaOH na buničinu a množstvo protektora menej než 0,05 % Mg⁺⁺ na buničinu.

Kyslíkový delignifikačný stupeň našiel uplatnenie vo výrobe pre jeho nesporné výhody, ktoré možno zhrnúť do nasledovného:

- zníži spotrebu chlóru potrebného na dobielenie buničiny,

Čím sa znížia aj výrobné náklady,

- zníži množstvo vytriedených výpľuvov,

- zvýši stabilitu belosti vybielenej buničiny,

- zníži znečisťovanie vodných tokov toxickými, chlórovanými degradačnými produktami lignínu a tiež chloridmi,

- zníži spotrebu vody v dôsledku recirkulácie výluhov po kyslíkovom zéhreve.

-2Kyslíkový delignifikačný stupeň ma aj určité nevýhody.

K hlavným nevýhodám patrí odbúranie polysacharidickej frakcie buničiny v priebehu kyslíkového záhrevu spojené so stratou hmoty. Degradácia polysacharidickej časti buničiny sa uskutočňuje napriek aplikácii Mg⁺⁺ ionov ako retarčéra degradačnej reakcie. Degradáciu celulózy katalyticky podporujú stopové prvky, naoma ióny Fe , prítomné v buničine. Ióny Mg⁺⁺ tvoria so stopovými prvkami komplexy a retardujú degradáciu celulózy kyslíkom uskutočňovanú formou radikálových reakcií.

Snahou výrobcov buničiny je znížiť rozsah degradácie celulózy uskutočňovanej v priebehu kyslíkového záhrevu. Jednou z možností ako dosiahnuť zníženie degradácie celulózy je odstránenie stopových prvkov prítomných v buničine praním buničiny zriedenými kyselinami. K tomu účelu slúži samostatný stupeň pozostávajúci z veže cez ktorú suspenzia buničiny s prídavkom minerálnej kyseliny postupne prechádza. Zdržná doba buničiny vo veži je asi 1 hod. V priebehu tejto doby stopové prvky prítomné v buničine sa rozpustia, buničina sa po prechode vežou vypere na pracom filtri a vypraná buničina sa plní do kyslíkového reaktora. Na rozpúšťanie stopových prvkov prítomných v buničine slúži zrie dená kyselina sírová.

Podstata vynálezu

Podstata nového spôsobu odstaňovania stopových prvkov najmä však ionov Fe⁺⁺⁺ z nebielenej buničiny pred jej spracovaním v kyslíkovom delignifikačnom stupni, podľa vynálezu, spočíva v tom, že suspenzia buničiny pred spracovaním v kyslíkovom stupni sa podrobí parciálnej chlorácii v chloračnom stupni s plynným Cl₂ alebo zmesou Cl₂ + ClO^ použitím 5 - 25 % aktív. Cl₂ s výhodou 10 - 15 % aktív. Cl₂ na kappa číslo nebielenej buničiny. Zo stechiometrickej rovnováhy vyplýva, že polovica chlóru dávkovaného v chloračnom stupni do suspenzie buničiny zreaguje na kyselinu soľnú. Zriedená HC1 vznikajúca v priebehu chlorácie vytvó-3ra nízku pH hodnotu suspenzie buničiny a rozpustí stopové prvky prítomné v nebielenej buničine ako chloridy, ktoré sa odstránia pri praní buničiny na filtri. Je preto výhodné, ke3 buničina po parciálnej chlorácii sa vypere zmäkčenou a chemicky upravenou vodou, aby sa s pracou vodou nezanášali do buničiny čalšie stopové prvky, najmä však Fe⁺⁺⁺ Je tiež výhodné, aby roztok NaOH, ktorý sa dávkuje do suspenzie buničiny pred kyslíkovým stupňom sa skladoval v koncentrovanom roztoku v nádrži zo sklolaminátu a nie v železnej nádrži.

Výhoda odstraňovania stopových prvkov z buničiny podľa vynálezu, spočíva v tom, že závod nemusí kupovať a skladovať minerálnu kyselinu používanú pri doposiaľ aplikovanom postupe odpopoľnenia buničiny. Prídavok minerálnej kyseliny, používanej doposiaľ, rušivým spôsobom zasahoval do bilancie a regenerácie chemikálii v regeneračnom systéme resp. v hospodárstve s odpadnými vodami. Závody, ktoré vyrábajú bielenú buničinu majú dostatočnú zásobu plynného Clg a nemusia ho zvlášť kupovať a skladovať.

Ďalšia výhoda aplikácie odstraňovania stopových prvkov z buničiny podľa vynálezu spočíva v tom, že lignín prítomný v nebielenej buničine sa parciálnou chloráciou nachloruje a zoxiduje v miera odpovedajúcej aplikovanému množstvu chlóru. Takto modifikovaný lignin sa v. následnom kyslíkovom stupni podstatne lepšie rozpúšťa a jeho rozpustnosť závisí od intenzity chlorácie a intenzity delignifikácie v kyslíkovom stupni.

Ako vyplýva z pripojenej tabuľky, aplikáciou 15 % aktív. Clg na kappa číslo sa v použitých podmienkach kyslíkového stupňa 1 hod. pri 120 °C so zanáškou 5 % NaOH na buničinu rozpustilo až 92 % ligninu prítomného v nebielenej buničine Buničina odpopoľnená spôsobom podľa vynálezu vykazovala po kyslíkovom stupni pri použití vyššie uvedených experimen tálnych podmienkach kappa číslo 1,7 a belosť. 67 % MgO, pričom pokles PPS činil 22 %. Dobielenie takto vyrobenej buničiny na belosť 85 - 86 % MgO bude vyžadovať len malú· zanáš-4ku bieliacich Činidiel a môže sa uskutočniť peroxidom vodíka.

Lalšia výhoda spôsobu bielenia aplikujúceho postup parciálnej chlorácie a následného kyslíkového stupňa podľa vynálezu, spočíva v tvorbe menšieho množstva toxických, chlórovaných degradačných produktov lignínu. Tieto sú prítomné len v odpadných vodách po parciálnej chlorácii. Pretože parciálna chlorácia nebielenej buničiny, podľa vynálezu, sa uskutočňuje s malou zanáškou aktív. Cl^ í 10 - 15 % hodnoty kappa Čísla) množstvo toxických chlórovaných degradačných produktov lignínu bude činiť len 1/3 - 1/4 množstva aké sa tvorí pri bielení buničiny v súčasnej dobe. Parciálne chlórovaná buničina po tlakovom kyslíkovom záhreve v alkéliach neobsahuje žladné chlórované fragmenty ligninu, lebo tieto sa v kyslíkovom stupni odbúrajú a chlór viazaný na lignin 'prezentovaný žltou až oranžovou farbou chlórovanej buničiny.) sa nachádza vo výluhu kyslíkového stupňa vo forme neškodných chloridov ako NaCl.

Príklad uskutočnenia vynálezu

Suspenzia buničiny o 3 % hustote látky sa v chloračnej veži bieliarne parciálne chloruje s prídavkom 5 - 25 % aktív, plynného Cl^. Parciálna chlorácia sa s výhodou uskutoční s prídavkom 10 - 15 % aktív. Cl₂· V závodoch, ktoré majú k dispozícii C10₂, parciálna chlorácia sa môže uskutočniť zmesou Cl₂ + C1O₂ v pomere používanom závodom pri bežnej výrobe bielenej buničiny. Zdržná doba suspenzie buničiny v chloračnej veži činí 45 min. Parciálne nachlorované buničina sa v óalšom perie na pracom filtri. Pracia voda používaná pre etričky pracieho filtra nemala by obsahovať stopové prvky a preto by mala byť zmäkčená a chemicky upravená. Vypraná buničina sa šnekovým lisom zahustí na požadovanú hustotu 25 - 30 % a plniacim zariadením sa plní do kyslíkového reaktora. Podmienky tlakového kyslíkového záhrevu sú totožné, aké sa bežne používajú závodom a môžu byť nasledovné: zanáška alkálií 2 - 5 % HaOH na buničinu, teplota 100 -11O°C

-5tlak kyslíka 0,6 - 0,0 MPa n zdržná doba buničiny v kyslíkovom reaktore 30 - 45 min. Buničina vychádzajúca z kyslíkového reaktora sa zredí vodou a vyperie na pracom filtri. Množstvo odstráneného lignínu z nebielenej buničiny po parciálnej chlorácii a kyslíkovom stupni odpovedá použitým podmienkém chlorócie a tlakového záhrevu kyslíkom a môže odpovedať 75 - 95 % množstva lignínu prítomného v nebielenej buničine. Lalôie bielenie takto získanej buničiny je podmienené účelom akému má vyrábaná buničina slúžiť.

Priemyselné využiteľnosť vynálezu

Vynález nájde uplatnenie pri výrobe bielených sulfátových a sulfitových buničín, vyrábaných z rôznych druhov ihličnatých a listnatých drevín, pri bielení ktorých sa používa kyslíkový bieliaci stupeň.

Claims (1)

1. Spôsob odstraňovania stopových prvkov, najma Fe , z nebielenej buničiny pred jej spracovaním v kyslíkovom delignifikačnom stupni vyznačujúci sa tým, že buničina pred spracovaním v kyslíkovom stupni sa podrobí parciálnej chlorécii v chloračnom stupni, aplikáciou 5 - 25 % aktívneho s výhodou 10 - 15 % aktívneho Cl^ na kappa číslo nebielenej buničiny, pričom parciálna chlorácia sa uskutočňuje plynným alebo zmesou + CIO2 v rôznom pomere.