SK278326B6

SK278326B6 - Chlorineless bleaching method of viscose cellulose

Info

Publication number: SK278326B6
Application number: SK280-91A
Authority: SK
Inventors: Anton Hruschka; Walter Peter; Oskar Hoglinger
Original assignee: Anton Hruschka; Walter Peter; Oskar Hoglinger
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1991-02-06
Publication date: 1996-11-06
Also published as: ES2061008T3; CA2035698C; LT3392B; NO910455D0; ATA26190A; JPH04300380A; FI910601A; IN174833B; YU47388B; FI98077C; HRP930456A2; NO178079C; US5145557A; LV10514B; YU20691A; PL288978A1; SI9110206A; DK0441113T3; FI910601A0; FI98077B

Description

Spôsob sa skladá z troch stupňov, teda kyslíkového bielenia alebo kyslíkového bielenia kombinovaného s bielením peroxidom vodíka (stupeň EOP), ozónovým bielením (stupeň Z) a peroxidovým bielením (stupeň P). Obsah zostatkového kyslíka z odplynu zo stupňa Z sa privedie k úplnej reakcii v stupni EOP a odpadová voda zo stupňa Z sa použije na riadenie medzi stupňom EOP a Z a/alebo na zbavenie popola pri buničine po bielení. Pritom je výhodné, keď sa teplota, množstvo hydroxidu sodného a pomer O₂/H₂O₂ v stupni EOP reguluje tak, že spotreba kyslíka pri konštantnej konverzii je určovaná zostatkovým obsahom kyslíka v odplyne zo stupňa Z.

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu bezchlórového bielenia viskózovej buničiny, ktorý pozostáva z bielenia kyslíkom, ktoré je prípadne kombinované s bielením peroxidom vodíka stupeň (EOP), ozónového bielenia (stupeň Z) a bielenia peroxidom (stupeň P).

Doterajší stav techniky

Chlór je jedovatý, ťažko kontrolovateľný plyn, a chlórované bieliace prostriedky produkujú chlórované látky, ktoré sú potom obsiahnuté v odpadových vodách a ktoré v súčasnosti už nemôžu byť tolerované. Vzhľadom na to sú vypracované spôsoby bielenia buničín, ktoré by používali kyslík, peroxid vodíka alebo ozón v rôznych kombináciách a v rôznych podmienkach ako alternatívy, ktoré šetria životné prostredie.

Spôsoby opísaného typu sú napríklad známe z US patentového spisu č. 4 216 054 (príklad 24, odvolávajúci sa na príklady 10, 2 a 1). Tu sa bieli buničina z douglasky s relatívne zlým výsledkom (stupeň belosti 74,6).

CA patentovaný spis č. 11 03 409 opisuje spôsob bielenia používajúci tri ozónové stupne v sérii, pričom zostatkový plyn, obsahujúci ozón z tretieho ozónového bieliaceho stupňa, sa zavádza do prvého ozónového bieliaceho stupňa, aby sa využil zostatkový plyn, tvoriaci sa v prvom ozónovom stupni a už sa nemôže ďalej využiť.

Podstata vynálezu

Úlohou predloženého vynálezu je teda spôsoby opísaného typu natoľko zlepšiť, aby bolo možné ich uskutočňovať s nižšími nákladmi, chrániť životné prostredie a šetriť energiu.

Uvedená úloha bola podľa predloženého vynálezu vyriešená vypracovaním spôsobu uvedeného typu, ktorého podstata spočíva v tom, že zostatkový obsah kyslíka v odplyne z ozónového bielenia (stupeň Z) sa nechá úplne zreagovať v stupni bielenia kyslíkom, ktoré je prípadne kombinované s bielením peroxidom vodíka (stupeň EOP), a že odpadová voda zo stupňa (Z), ktorej hodnota pH je výhodne nižšia ako 3, sa použije na riedenie medzi stupňom EOP a Z a/alebo na zbavenie buničiny popola po bielení.

S prekvapením bolo totiž zistené, že pri bieliacom postupe uvedeného druhu je možné voliť parametre spôsobu tak, aby obsah zostatkového kyslíka zo stupňa Z bol úplne zreagovaný v stupni EOP. Tým je umožnené recyklovanie chemikálií podľa vynálezu a vyriešená uvažovaná úloha.

Pri voľbe parametrov spôsobu je potrebné brať do úvahy nasledujúce:

V stupni EOP sa musí číslo prevarenia kappa tak veľmi znížiť, aby sa v nasledujúcom vystačilo s jediným ozónovým stupňom. Pre ozónový stupeň sa nesmie príliš silno bieliť, lebo bude trpieť kvalita buničiny. Spotreba ozónu v ozónovom stupni (stupeň Z) sa nastavením teploty v stupni EOP reguluje tak, aby sa mohlo použiť všetko množstvo odplynu v stupni EOP. Vzhľadom na nepatrné nasadenie ozónu sa môže teplota v stupni Z voliť relatívne vysoká, takže spotreba energie na chladenie a opätovné zahriatie buničiny medzi stupňami môže byť udržiavaná na nízkej úrovni. Aktivovanie teplotou a množstvom hydroxidu sodného v stupni EOP sa volí tak, aby tu vstúpilo do reakcie celkové množstvo odplynu zo stupňa Z.

Stupne EOP a Z je možné z hľadiska bilancie chemikálií považovať za jednotku. Stupeň Zje možné prevádzkovať ako stupeň LC (Low consistency), to znamená pod 4% hmotnostné ATS (absolútne suchej látky), alebo ako stupeň MC (médium consistency), to 10 znamená v rozmedzí 2 až 20% hmotnostých ATS (absolútne suchej látky), výhodne 7 až 15% hmotnostných ATS podľa A 2494/89.

Druhá možnosť je prirodzene výhodná najmä vtedy, keď stupne EOP a P sú tiež prevádzkované ako MC 15 stupne, lebo potom prirodzene odpadá zriedenie pred stupňom Z a zahusťovanie pre stupňom P, prípadne sa musí realizovať len v nepatrnej miere.

Sú rôzne parametre spôsobu, ktoré sú vhodné na to, aby sa určila spotreba kyslíka v stupni EOP na zostat20 kový obsah kyslíka v odplyne zo stupňa Z. Podľa jedného uskutočnenia podľa vynálezu je ale výhodné, keď sa teplota pre nasadenie hydroxidu sodného a pomer kyslík/peroxid vodíka v stupni EOP reguluje tak, aby bola nastavená spotreba kyslíka pri konštantnej konver25 zii na zostatkový obsah kyslíka v odplyne stupňa Z.

Je účelné, keď je teplota stupňa EOP v rozmedzí 70 až 100° C, výhodne 75° C, keď je koncentrácia hydroxidu sodného v rozmedzí 2,5 až 5% hmotnostných, vztiahnuté na buničinu, absolútne bielenú, a keď je 30 koncentrácia kyslíka v zmesi kyslík-peroxid vodíka v stupni EOP v rozmedzí 50 až 100% hmotnostných a koncentrácia peroxidu vodíka v rozmedzí 0 až 50% hmotnostných.

Ďalej je účelné, keď sa stupeň Z prevádzkuje so 35 zmesou kyslík/ozón s maximálne 10% hmotnostnými ozónu,, a keď teplota stupňa Z je v rozmedzí 40 až 70° C, výhodne 50 až 60° C.

Bieliaci proces EOP-Z-P začína zavádzaním odplynu zo stupňa Z do zmesi viskózovej buničiny, hydroxi40 du sodného a peroxidu vodíka.

Na základe nastavených parametrov spôsobu sa docieli 50% konverzie použitého kyslíka s buničinou, tým je umožnené pri viskózovej buničine znížiť číslo prevarenia kappa. Toto číslo prevarenia kappa má mať v o45 kamihu, keď sa zavádza viskózová buničina do stupňa Z, hodnotu maximálne 2,0, výhodne v rozmedzí 1,8 až 2,5.

Týmto číslom prevarenia kappa sa podarí vyjsť pri viskózovej buničine so stupňom Z. Je známe, že papie50 rová buničina spotrebováva oproti tomu ďaleko viac ozónu.

Keď sa stupeň Z prevádzkuje ako LC proces, potom je postačujúcich 0,5 až 10% hmotnostných ozónu v kyslíku. Nepatrné množstvo ozónu umožňuje teploty v 55 rozmedzí 50 až 60° C, takže v porovnaní s predchádzajúcim stupňom sa teplota nemení a nenastávajú žiadne energetické straty.

Ako odplyň, tak odpadová voda, sú úplne zreagované.

Stupeň P, ktorý nasleduje po stupni Z, je rovnako prispôsobený teplote predchádzajúceho stupňa, teplota je v rozmedzí 60 až 70° C a vyžaduje menej peroxidu vodíka ako je bežné.

Nasledujúce príklady uskutočnenia bližšie objas65 ňujú predmet vynálezu.

SK 278326 Β6

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Triedená buková viskózová buničina nebielená, s číslom prevarenia kappa 5,2, viskozitou 24,5 mPas a belosťou Elrepho 55,6 sa podrobí trojstupňovému bieleniu.

1. Bieliaci stupeň (EOP)

Surová buničina s konzistenciou látky 15% a s teplotou 75° C sa bieli lúhom sodným v množstve

33kg/t buničiny atro (absolútne suchá) (čo zodpovedá 366 1 roztoku hydroxidu sodného s 90 g NaOh na liter roztoku)a zmiesi sa s 10,8150% peroxidu vodíka a táto zmes sa vedie k MC-čerpadlu ( čerpadlo na stredne konzistentné látky). Na výtlakovú stranu MC-čerpadla sa cez íritu privádza 5,5 Nm³ odplynu na jednu tonu buničiny atro (absolútne suchej) bielenej z ozónového bieliaceho stupňa, ktorý je komponovaný na tlak 0,7 MPa. Pri obsahu asi 95% hmotn. kyslíka v tomto plyne zodpovedá tento prídavok kyslíka 7,5 kg O₂ na jednu tonu celulózy.

Látková suspenzia sa potom spracuje v MC-mixéri s vysokým strihovým účinkom (High-Shear). Do tohto mixéra sa ešte raz privedie 5,5 Nm³ odplynu zo stupňa Z.

Táto zmes sa potom vedie predreakčnou rúrkou pri čase predĺženia 3 minúty do vzostupnej bieliacej veže, ktorá umožňuje reakčný čas 2 hod. 45 min.

Následne sa buničina zbaví na dvoch vákuových bubnových filtroch a na jednom slimákovitom lise tuhej fázy. Filtrát zo slimákovitého lisu (3,3 m³/t buničiny) sa spoločne s 3,3 m³ čerstvej vody použije pomocou pracej rúrky na filtroch na premývanie.

Týmto je možné znížiť organické sprievodné zaťaženie na 3 kg OTS na jednu tonu buničiny. Belosť je 75,4%; číslo prevarenia kappa 1,89; viskozita 24,0 mPas.

2. Bieliaci stupeň (Z)

Za slimákovitým lisom sa buničina zriedi vratnou vodou z vákuového bubnového filtra za stupňom Z na konzistenciu látky 2% hmotn. a pomocou kyseliny sírovej sa hodnota pH nastaví na 3. V ozónovom bieliacom zariadení známeho typu (Waager Biró) sa vedie kyslíková suspenzia s konzistenciou látky 2% hmotn. v obehu cez injektor. Postupne sa týmto injektorom vnáša 1,45 g ozónu na jeden kg buničiny. Čas predĺženia v tomto reaktore je 20 minút, teplota je 51° C.

Ďalej sa potom buničina opäť premyje. Kyslý filtrát sa použije na odstránenie popola z buničiny pred posledným filtrom.

Analytické hodnoty buničiny sú: belosť 78,3; čislo prevarenia kappa 0,97; viskozita 22,0 mPas.

3. Bieliaci stupeň(P)

3. bieliaci stupeň prebieha pridaním 4 kg hydroxidu sodného na tonu buničiny a 7 kg peroxidu vodíka (50%) pri teplote 65° C a 13% konzistencii látky a pri čase predĺženia 4 hodiny.

Následne sa buničina premýva na dvoch vákuových bubnových filtroch. Pred druhým filtrom sa okyslí sa filtrátom zo stupňa Z, aby sa znížil obsah popola v buničine na hodnotu 0,05% hmotn.

Analytické hodnoty hotovej látky belosť 89,7% viskozita 21,8 mPas číslo prevarenia kappa 0,76

Príklad 2 a 3

V laboratóriu sa uskutočňuje kontinuálna pokusná aparatúra na ozónové bielenie, pričom injektorom sa do 2% suspenzie buničiny zavádza kyslík obsahujúci ozón. Odplyň sa zhromažďuje v tlakovom zásobníku, vtlačením vody sa komprimuje a použije sa na diskontinuálne pokusy prvého bieliaceho stupňa (EOP) v miešanom laboratórnom autokláve.

Tretí bieliaci stupeň (P) sa rovnako realizuje diskontinuálne.

Charakteristické hodnoty sú uvedené v nasledujúcej tabuľke.

T a b u I k a

	príklad 8	príklad 3
dáta surovín/
(bukov* viskósova
buničina)
belosi	62,8 %	58,3 %
viskozita	26,4 mPas	33,9 iP&s
číslo prevarenia kappa	8,06	6,85
obsah alfa-celulôzy	8Θ.4 % hmotn.	89,6 % hiotn.
1. bieliaci stupeň
teplota	Θ5 “C	73 ’C
vsadenie NaOH	40 kg/t bun.	30 kg/t bun.
	atro bielené	atro bielené
vsadenie Oj	18 kg/t	12 kg/t
vsadenie HjO>	ô,S kg/t	5,0 kg/t
čas predĺženia	3 h	3 h
konzistencia látky	14 % hmotn.	14 % hmotn.
dáta buničiny no
L. bieliacom etuonl
číslo prevarenia kappa	2,2	3,4
belost	74,3 %	76,1 %
viskozita (TAPPI)	25,2. nPas	22,8 mPas
2. bieliaci stubeň
teplota	50 “C	60 -C
pH	3,8	2,8
vsadenie	1,86 kg/t	1.3 kg/t
konzistencia látky	2 % hmotn.	2% hmotn.
dáta buntňlnv do
B.bteHaco· stuhni
číslo prevarenia kappa	0,66	1.1
viskozita	82,8 DPas	21,4 mPas
3. bieliaci stuneii
teplota	84 ’C	88 'C
čas predĺženia	4 h	4 h
konzistencia látky	13 k hmotn.	13 k hmotn.
vsadenie NaOH	0,35 % haotn.	0,6 % hmotn.
vsadenie HjCj	0,38 % hmotn.	0,8 % hmotn.
Dáta hotového výrobku
číslo prevarenia kappa	0,70	0,70
belost	00,1 %	89,8 %
viskozita	83,2 nPas	30,9 mPas
obsah alfa-celulózy	90,8 % hmotn-	90,6 % hmotn-

SK 278326 Β6

Príklad 4

Buničina po prvom bieliacom stupni podľa príkladu 1 sa odoberie a ďalej sa spracováva v laboratóriu (obsah belosti 75,4%, číslo prevarenia kappa 1,89, viskozita 24,0 mPas).

Táto surovina sa odlišuje na konzistenciu látky 20% hmotn. a zriedenou kyselinou sírovou sa zriedi na konzistenciu látky 11% hmotn. tak, aby hodnota pH bola 2,9.

Táto suspenzia buničiny sa potom v MC-mixéri s vysokým strihovým účinkom (High-Shear) fluidizuje a nasýti sa stlačeným kyslíkom, obsahujúcim ozón.Čas miesenia j e 15 s, reakčný čas 180 s, tlak ozónu 0,51 MPa a teplota 50° C.

Špecifické vsadenie ozónu bolo 1,50 g ozónu na jeden kg buničiny atro (absolútne suchej), spotreba ozónu bola 1,40 g.

Analytické dáta takto získanej buničiny sú nasledujúce;

5. Spôsob podľa nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že koncentrácia kyslíka v zmesi kyslík /peroxid vodíka v stupni EOP je 50 až 100 % hmotn. a koncentrácia peroxidu vodíka 0 až 50 % hmot-nostných

6. Spôsob podľa nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že sa v stupni Z pracuje s pomerom kyslík/ozón maximálne 10 : 1 hmotn.

7. Spôsob podľa nárokov 1 až 6, v y z n a í u - júci sa tým, že teplota v stupni Z je v rozmedzí 40 až 70° C, výhodne 50 až 60° C.

Koniec dokumentu

belosť	80,4%
viskozita	21,4 mPas
číslo prevarenia kappa	0,92

Takto získaná buničina bola podrobená laboratórnemu bieleniu (stupeň P) v nasledujúcich podmienokach:

teplota	64° C
čas predĺženia	4 hod.
konzistencia látky	13 % hmotn.
vsadenie NaOH	0,38 % hmotn.
vsadenie H₂O₂	0,38 % hmotn.

Uvedeným spôsobom sa získa buničina s nasledujúcimi vlastnosťami:

číslo prevarenia kappa	0,72
belosť	90,0 %
viskozita	20,8 mPas

Claims

1. Spôsob bezchlórového bielenia viskózovej buničiny trojstupňovým procesom, pozostávajúci z bielenia kyslíkom alebo z bielenia kyslíkom kombinovaným s bielením peroxidom vodíka (stupeň EOP), ozónovým 45 bielením (stupeň Z) a peroxidovým bielením (stupeň P), vyznačujúci sa tým, že sa zostatkový obsah kyslíka v odplyne stupňa Z nechá úplne zreagovať v stupni EOP a odpadová voda zo stupňa Z, ktorej hodnota pH je 50 výhodne nižšia ako 3, sa použije na zriedenie medzi stupňom EOP a stupňom Z a/alebo na odstránenie popola z buničiny po bielení.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že sa teplota, množstvo používaného hyd- 55 roxidu sodného a pomer ozón/peroxid vodíka v stupni EOP reguluje tak, že spotreba kyslíka je pri konštantnej konverzii určená zostatkovým obsahom kyslíka v odplyne zo stupňa Z.

3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci 60 sa t ý m , že teplota v stupni EOP je v rozmedzí 70 až

100° C, výhodne je ale 75° C.

4. Spôsob podľa nároku 2 alebo 3,vyznačujúci sa tým, že koncentrácia hydroxidu sodného v stupni EOP je v rozmedzí 2,5 až 5 % hmotn., 65 vztiahnuté na bielenú absolútne suchú buničinu.