DE69121332T2 - METHOD FOR PRODUCING POWERS - Google Patents

Abstract

Processes for preparing kraft pulp are disclosed. The processes include pretreating cellulosic material or chips with spent cooking liquor at the temperature of about 20 to 100 DEG C, followed by heating the impregnated chips at the temperature of from about 120 to 180 DEG C, followed by digestion of the lignin with white liquor, which is facilitated by using this pretreatment process.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kraftpulpe. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von Kraftpulpe, in welchen Zellulosematerial mit weißer oder frischer Lauge behandelt wird, um das Lignin darin aufzulösen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Vorbehandlung von Ligninenthaltendem Material vor dem Ligninaufschlußschritt.The present invention relates to a process for producing kraft pulp. In particular, the present invention relates to processes for producing kraft pulp in which cellulosic material is treated with white or fresh liquor to dissolve the lignin therein. The present invention particularly relates to the pretreatment of lignin-containing material prior to the lignin digestion step.

In den verschiedenen Kraftpulpenverfahren werden Zellulosematerial oder Chips bzw. Späne im allgemeinen bei erhöhten Temperaturen mit alkalischer Kochlauge behandelt, die Natriumhydroxid und Natriumhydrogensulfid enthält. In diesen Verfahren wird frische Kochlauge allgemein als weiße Lauge und verbrauchte Lauge allgemein als Schwarzlauge bezeichnet.In the various kraft pulping processes, cellulosic material or chips are generally treated at elevated temperatures with alkaline cooking liquor containing sodium hydroxide and sodium hydrogen sulphide. In these processes, fresh cooking liquor is generally referred to as white liquor and spent liquor is generally referred to as black liquor.

Auf chemischer Basis ist das Kraftpulpenverfahren, wie es industriell verwendet wird, heutzutage dasselbe wie es vor hundert Jahren der Fall war. Während es wahr ist, daß viele ver schiedene chemische Mittel zu dem Zweck vorgeschlagen wurden, solche Faktoren wie die Ausbeute und die Selektivität der Verfahren zu verbessern, führte keiner dieser Vorschläge zu akzeptablen praktischen Lösungen für diese Probleme, da jedes von ihnen eine komplizierte Ausrüstung, zusätzliche Verfahrensstufen oder die Verwendung von teuren Chemikalien zur Folge hat.On a chemical basis, the kraft pulp process as used industrially is the same today as it was a hundred years ago. While it is true that many different chemical means have been proposed for the purpose of improving such factors as the yield and selectivity of the processes, none of these proposals have led to acceptable practical solutions to these problems, since each of them entails complicated equipment, additional process steps or the use of expensive chemicals.

Weiterhin wurden auch verschiedene chemische Verfahren zur Vorbehandlung der Chips vorgeschlagen. Viele dieser vorgeschlagenen chemischen Vorbehandlungsverfahren basierten auf der Verwendung von Wasserstoffsulfid oder -bisulfid. Zum Beispiel beschreibt FI-A-29611 ein Vorbehandlungsverfahren unter Verwendung von Wasserstoffsulfid unter erhöhtem Druck. Ebenso bezieht sich die SE-A-309530 auf ein Vorbehandlungsverfahren unter Verwendung von flüssigem Wasserstoffsulfid bei einem pH-wert zwischen 4 und 10. Polysulfid-Behandlung wurde auch als ein zweiter Vorbehandlungsschritt vorgeschlagen.Furthermore, various chemical processes for pretreating the chips have also been proposed. Many of these proposed chemical pretreatment processes were based on the use of hydrogen sulfide or bisulfide. For example, FI-A-29611 describes a pretreatment process using hydrogen sulfide under elevated pressure. Likewise, SE-A-309530 refers to a pretreatment process using liquid hydrogen sulfide at a pH between 4 and 10. Polysulfide treatment has also been proposed as a second pretreatment step.

Das Kraftverfahren wurde jedoch mittels unterschiedlicher technischer Verfahrensmittel entwickelt. Insbesondere führte die Notwendigkeit der Energieeinsparung zu neuen Lösungen, deren wichtigste das kontinuierliche Kochverfahren (siehe zum Beispiel FI-A-54155) war. Die in einem solchen kontinuierlichen Kochverfahren verwendete Apparatur kann die Verwendung von verschiedenen Mitstrom- und Gegenstrom-Umwälzungen, ebenso wie getrennte Imprägnationsbehälter beinhalten.However, the Kraft process was developed using different technical means. In particular, the need to save energy led to new solutions, the most important of which was the continuous cooking process (see for example FI-A-54155). The equipment used in such a continuous cooking process may include the use of various co-current and counter-current circulations, as well as separate impregnation vessels.

Batch-Verfahren wurden ebenfalls zum Zwecke der Energieeinsparung entwickelt. In vielen der so entwickelten Verfahren wird heiße Schwarzlauge aus dem Zellstoffkocher vor einer Entnahme verdrängt. Die verdrängte Lauge wird dann zum Vorerwärmen der Chips oder als Kochlauge in nachfolgenden Batch Stufen verwendet (siehe zu Beispiel US-P-4,578,149 und FI-A- 71176).Batch processes have also been developed for the purpose of energy saving. In many of the processes developed in this way, hot black liquor from the digester is displaced before being discharged. The displaced liquor is then used to preheat the chips or as cooking liquor in subsequent batch stages (see for example US-P-4,578,149 and FI-A-71176).

Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Qualität der Pulpe, die hergestellt wird, zu verbessern, indem man eine Zellstoffkocherentnahme vermeidet, die harte Warmlufttechniken (hard hot blow techniques) verwendet. Dies kann durch Verwendung der Kaltluftverfahren erreicht werden (siehe zum Beispiel FI A-791205), oder mittels einer Pumpenentnahme (siehe zum Beispiel US-A-4,814,042).Furthermore, it has been proposed to improve the quality of the pulp produced by avoiding digester extraction using hard hot blow techniques. This can be achieved by using cold air techniques (see for example FI A-791205) or by means of pump extraction (see for example US-A-4,814,042).

Die US-A-2,639,987 beschreibt ein Verfahren für die Herstellung von Kraftpulpe aus Holz, welches Füllen eines Zellstoffkochers mit Holzchips, Hinzufbgen von Schwarzlauge in den Zellstoffkocher, Erwärmen der Charge auf eine Temperatur zwischen 160ºC und 175ºC für 6 bis 30 Minuten, Entnehmen der verbrauchten Lauge aus dem Zellstoffkocher, dann Hinzufügen einer Lauge zu dem Zellstoffkocher, die weiße Lauge enthält, und Delignifizieren des Holzes enthält. Dieses Verfahren ist jedoch speziell zum Auslaugen von Eukalyptuschips mit Natriumhydroxid ohne Schwefelchemikalien konzipiert. In dem Verfahren wird das Kochen in zwei Stufen ausgeführt; zuerst in Schwarzlauge bei 160 bis 175ºC für 6 bis 30 Minuten um 80 bis 100% des verbleibenden Alkali zu neutralisieren; und dann in weißer Lauge, die eine unüblich geringe Konzentration an Alkali (NaOH 15-20% /Holz) enthält. Der Zweck dieses Verfahrens ist die Verwendung des verbleibenden Alkali der verbrauchten Kochlauge für die Delignifizierungsreaktionen. In der ersten Stufe finden jedoch dieselben Reaktionen statt wie in der zweiten Stufe.US-A-2,639,987 describes a process for producing kraft pulp from wood, which comprises filling a digester with wood chips, adding black liquor to the digester, heating the batch to a Temperature between 160ºC and 175ºC for 6 to 30 minutes, removing the spent liquor from the digester, then adding a liquor containing white liquor to the digester and delignifying the wood. However, this process is specifically designed for leaching eucalyptus chips with sodium hydroxide without sulfur chemicals. In the process, cooking is carried out in two stages; first in black liquor at 160 to 175ºC for 6 to 30 minutes to neutralize 80 to 100% of the remaining alkali; and then in white liquor containing an unusually low concentration of alkali (NaOH 15-20% /wood). The purpose of this process is to use the remaining alkali from the spent cooking liquor for the delignification reactions. However, in the first stage, the same reactions take place as in the second stage.

Die Veröffentlichung J.P. Casey "Pulp and Paper; Chemistry and Chemical Technology" 3rd edition, Vol I, 1980, John Wiley & Sons, New York, Seiten 377, 392-397, 411-416 ("Alkaline Pulping") stellt eine allgemeine Beschreibung von alkalischen Pulpenverfahrens dar.The publication J.P. Casey "Pulp and Paper; Chemistry and Chemical Technology" 3rd edition, Vol I, 1980, John Wiley & Sons, New York, pages 377, 392-397, 411-416 ("Alkaline Pulping") provides a general description of alkaline pulping processes.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurden die Aufgaben dieser Erfindung und die Verbesserungen in dem Kraftpulpenverfahren nun mittels einem Verfahren für die Herstellung von Kraftpulpe von Lignin-enthaltenden Zellulosematerialien gelöst, welches Imprägnierung des Zellulosematerials mit verbrauchter alkalischer Kochlauge bei einer Temperatur zwischen in etwa und 100ºC, Erwärmen des imprägnierten Zellulosematerials bei einer Temperatur zwischen in etwa 135ºC und 155ºC, und Delignifizieren des erwärmten Zellulosematerials mit frischer alkalischer Kochlauge enthält.According to the present invention, the objects of this invention and the improvements in the kraft pulp process have now been achieved by means of a process for the production of kraft pulp from lignin-containing cellulosic materials, which comprises impregnating the cellulosic material with spent alkaline cooking liquor at a temperature between about and 100°C, heating the impregnated cellulosic material at a temperature between about 135°C and 155°C, and delignifying the heated cellulosic material with fresh alkaline cooking liquor.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorhegenden Erfindung wird das Imprägnieren des Zellulosematerials mit verbrauchter alkalischer Kochlauge unter Verwendung einer Lauge mit einem pH zwischen in etwa 11,5 und 13,5 und vorzugsweise zwischen in etwa 12,5 und 13,5 durchgeführt.According to an embodiment of the method according to the present invention, the impregnation of the cellulosic material with spent alkaline cooking liquor is carried out using a Lye with a pH between about 11.5 and 13.5 and preferably between about 12.5 and 13.5.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Erwärmen des imprägnierten Zellulosematerials für eine Zeitdauer von in etwa 1 bis Minuten durchgeführt, wobei der pH der verbrauchten alkalischen Kochlauge, die in das Zellulosematerial imprägniert ist, auf zwischen in etwa 9 und 11 und vorzugsweise zwischen in etwa 9,5 und 10,5 abgesenkt ist.According to a preferred embodiment of the method according to the present invention, the heating of the impregnated cellulosic material is carried out for a period of time of about 1 to 2 minutes, whereby the pH of the spent alkaline cooking liquor impregnated into the cellulosic material is lowered to between about 9 and 11 and preferably between about 9.5 and 10.5.

Gemäß einer anderen Auführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten die verbrauchte und die frische alkalische Kochlauge Natriumhydroxid. Vorzugsweise hat die verbrauchte alkalische Kochlauge einen Rest-Natriumhydroxidgehalt von zwischen in etwa 4 und 20 Gramm Natriumhydroxid pro Liter und mehr bevorzugt zwischen in etwa 6 und 15 Gramm Natriumhydroxid pro Liter.According to another embodiment of the process according to the present invention, the spent and fresh alkaline cooking liquor contain sodium hydroxide. Preferably, the spent alkaline cooking liquor has a residual sodium hydroxide content of between about 4 and 20 grams of sodium hydroxide per liter, and more preferably between about 6 and 15 grams of sodium hydroxide per liter.

In Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erf indung wird die Stufe des Erwärmens des imprägnierten Zellulosematerials bei einer Temperatur von zwischen in etwa 135 und 155ºC durchgeführt. Vorzugsweise wird dieser Schritt während einer Zeitdauer von zwischen in etwa 10 und 30 Minuten ausgeführt.In accordance with the method of the present invention, the step of heating the impregnated cellulosic material is carried out at a temperature of between about 135 and 155°C. Preferably, this step is carried out for a period of between about 10 and 30 minutes.

In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Zellulosematerial Hartholz und die Stufe der Delignifizierung des erwärmten Zellulosematerials wird unter Verwendung eines H- Faktors von zwischen in etwa 900 und 1000 durchgeführt, um eine fertig entstippte (fiberized) Papierpulpe herzustellen.In accordance with a preferred embodiment of the process according to the present invention, the cellulosic material is hardwood and the step of delignifying the heated cellulosic material is carried out using an H-factor of between about 900 and 1000 to produce a fully fiberized paper pulp.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Zellulosematerial Weichholz und die Stufe der Delignifizierung des erwärmten Zellulosematerials wird unter Verwendung eines H-Faktors von zwischen in etwa 400 und 700 durchgeführt, um eine fertig entstippte Papierpulpe herzustellen.According to another preferred embodiment of the method according to the present invention, the cellulosic material is softwood and the step of delignification of the heated Cellulosic material is carried out using an H-factor of between approximately 400 and 700 to produce a finished deflaked paper pulp.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Stufe der Delignifizierung des erwärmten Zellulosematerials bei einer Temperatur von zwischen in etwa 180 und 190ºC durchgeführt.According to another embodiment of the process according to the present invention, the step of delignifying the heated cellulosic material is carried out at a temperature of between about 180 and 190°C.

Die grundsätzlichen Vorteile des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung sind, daß das Auslaugen des Lignin mit weißer Lauge mittels dieses Verfahrens sehr vereinfacht wird.The basic advantages of the process according to the present invention are that the leaching of lignin with white liquor is greatly simplified by this process.

Es ist wesentlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Chips mit verbrauchter Kochlauge oder sogenannter Schwarzlauge vorbehandelt werden. Diese Vorbehandlung wird in zwei Stufen durchgeführt. In der ersten Stufe werden die Chips mit verbrauchter Lauge imprägniert und in der zweiten Stufe werden sie mit ihr umgesetzt.It is essential that according to the present invention the chips are pretreated with spent cooking liquor or so-called black liquor. This pretreatment is carried out in two stages. In the first stage the chips are impregnated with spent liquor and in the second stage they are reacted with it.

In der Imprägnationsstufe sind die Chips im wesentlichen mit der verbrauchten Lauge gefüllt. Die Temperatur dieser Imprägnationsstufe muß unter 100ºC liegen, um eine Reaktion mit dieser an der Oberfläche der Chips zu vermeiden. In der Pra xis werden Temperaturen von zwischen in etwa 20 bis 100 ºC verwendet. Die Zeitdauer dieser Imprägnationsstufe sollte zwischen mindestens etwa 10 Minuten und vorzugsweise zwischen und 20 Minuten liegen. Imprägnationszeiten von mehr als 30 Minuten sind unnötig.In the impregnation stage, the chips are essentially filled with the spent lye. The temperature of this impregnation stage must be below 100ºC to avoid a reaction with it on the surface of the chips. In practice, temperatures of between about 20 and 100ºC are used. The duration of this impregnation stage should be between at least about 10 minutes and preferably between 2 and 20 minutes. Impregnation times of more than 30 minutes are unnecessary.

Der pH-Wert der verbrauchten Lauge liegt zwischen in etwa 11,5 und 13,5, vorzugsweise zwischen in etwa 12,5 und 13,5 und der verbleibende Alkaligehalt ist zwischen in etwa 4 bis Gramm NaOH/l und vorzugsweise zwischen in etwa 6 und 15 Gramm NaOH/l.The pH of the spent lye is between about 11.5 and 13.5, preferably between about 12.5 and 13.5 and the remaining alkali content is between about 4 to grams NaOH/l and preferably between about 6 and 15 grams NaOH/l.

Die Vorbehandlungsreaktion oder die Erwärmungsstufe, die auf die Imprägnationsstufe folgt, wird bei einer erhöhten Temperatur von in etwa 135 bis 155ºC durchgeführt. Die Reaktionszeit hängt von der verwendeten Temperatur ab und ist im allgemeinen in etwa 1 bis 30 Minuten. Vorzugsweise wird eine Reaktionszeit von in etwa 10 bis 30 Minuten verwendet. In dieser Erwärmungsstufe reagieren die verbleibenden Chemikalien in der Schwarzlauge mit dem Holzmaterial und Alkali wird verbraucht. Der pH-Wert innerhalb der Chips wird daher auf in etwa 9 bis 11 abgesenkt. Es wird angenommen, daß in dieser geänderten chemischen Umgebung Schwefelverbindungen mit dem Lignin reagieren und es dadurch in der Auslaugstufe reaktiver ist, die danach folgt. Es wird auch angenommen, daß Hydrogensulfide mit den Endgruppen der Kohlenwasserstoffe in dem Holz reagieren und diese so gegen alkalische Abbaureaktionen schützen.The pretreatment reaction or heating step which follows the impregnation step is carried out at an elevated temperature of about 135 to 155ºC. The reaction time depends on the temperature used and is generally about 1 to 30 minutes. Preferably a reaction time of about 10 to 30 minutes is used. In this heating step the remaining chemicals in the black liquor react with the wood material and alkali is consumed. The pH within the chips is therefore lowered to about 9 to 11. It is believed that in this changed chemical environment sulphur compounds react with the lignin making it more reactive in the leaching step which follows. It is also believed that hydrogen sulphides react with the end groups of the hydrocarbons in the wood and thus protect them against alkaline degradation reactions.

Eine Vorbehandlung der Chips in dieser Weise macht die nachfolgende Auslaugstufe wesentlich einfacher. Die Genaugkeit der Auslaugbedingungen, die erforderlich sind (das heißt Reaktionstemperatur und Zeit) ist im allgemeinen durch den sogenannten H-Faktor bestimmt. In einem üblichen Kraftverfahren von zum Beispiel skandinavischem Weichholz sind H-Faktoren von in etwa 1600 bis 1800 erforderlich. Im vorliegenden Verfahren können H-Faktoren um in etwa 400 bis 1000 verringert sein. Dies bedeutet, daß die Gesamtauslaugzeit wesentlich gekürzt sein kann. Andererseits wurde auch beobachtet, daß außerordentlich hohe Auslaugtemperaturen, solche von in etwa 180 bis 190ºC, im vorliegenden Verfahren verwendet werden können. Dies kann zu einer weiteren Kürzung der Auslaugzeit führen. In üblichen Kraftverfahren benötigt die Auslaugstufe im allgemeinen in etwa eine Stunde. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Auslaugzeiten von in etwa einer halben Stunde nunmehr möglich.Pretreating the chips in this way makes the subsequent leaching step much easier. The accuracy of the leaching conditions required (i.e. reaction temperature and time) is generally determined by the so-called H-factor. In a conventional kraft process of, for example, Scandinavian softwood, H-factors of about 1600 to 1800 are required. In the present process, H-factors can be reduced by about 400 to 1000. This means that the total leaching time can be significantly reduced. On the other hand, it has also been observed that extremely high leaching temperatures, such as about 180 to 190ºC, can be used in the present process. This can lead to a further reduction in the leaching time. In conventional kraft processes, the leaching step generally takes about one hour. According to the present invention, leaching times of approximately half an hour are now possible.

Ein weiterer Vorteil gemäß des vorliegenden Verfahrens ist die erhöhte Selektivität der Delignifikationsreaktion. Dies führt wiederum zu höheren Ausbeuten und zu einer besseren Pulpenqualität oder zu einem geringeren Verbrauch an Chemikalien.A further advantage of the present method is the increased selectivity of the delignification reaction. This in turn leads to higher yields and better pulp quality or lower consumption of chemicals.

Durch die erhöhte Selektivität der Auslaugstufe und der Qualität und Ausbeute an Pulpe, kann die Auslaugreaktion während einer längeren Zeitdauer durchgeführt werden und eine niedrigere Ligninkonzentration als im Falle von herkömmlichen Verfahren kann so erhalten werden. Die so erhaltene Pulpe benötigt weniger Bleichen, was wiederum die Menge an schädlichen Verbindungen verringert, die von der Bleichanlage in die Abwässer von dieser ausgebracht werden.Due to the increased selectivity of the leaching stage and the quality and yield of pulp, the leaching reaction can be carried out for a longer period of time and a lower lignin concentration than in the case of conventional processes can be obtained. The pulp thus obtained requires less bleaching, which in turn reduces the amount of harmful compounds discharged from the bleaching plant into the effluents from it.

Entsprechend gibt es bei Verwendung des vorliegenden Verfahrens eine Anzahl von Vorteilen, die in Abhängigkeit von den spezifischen individuellen Erfordernissen erreicht werden können.Accordingly, there are a number of advantages that can be achieved using the present method, depending on the specific individual requirements.

Es ist wichtig zum Verständnis der Rolle der vorliegenden Erfindung, daß es anerkannt wird, daß eine Zwischenverfahrensstufe besteht, bevor die Reaktionsumgebung stark alkalisch durch Zugabe von frischer oder weißer Base wird. Entsprechend kann diese Stufe in nahezu jeden Typ von Kochverfahren, das Kraftdelignifikation verwendet, eingearbeitet werden.It is important to understanding the role of the present invention that it be recognized that an intermediate processing step exists before the reaction environment becomes strongly alkaline by the addition of fresh or white base. Accordingly, this step can be incorporated into almost any type of cooking process that utilizes kraft delignification.

In Batch-Kochtechniken können alle Stufen im selben Reaktionsgefäß durchgeführt werden, das heißt dem Zellstoffkocher. Nach der Schwarzlaugenimprägnationsstufe werden die Inhaltsstoffe des Zellstoffkochers auf eine Temperatur im Bereich der Reaktionstemperatur im Falle von (i) herkömmlichen Batch- Verfahren mittels einer Zellstoffkocherumwälzung, die mit einem Wärmeaustauscher ausgestattet ist, oder mittels direkter Dampfeinblasung, und (ii) im Falle eines Niedrigenergie- Batch-Kochens unter Verwendung der Verdrängungstechnik durch Verdrängen der kälteren imprägnierenden Schwarzlauge mit heißer Schwarzlauge zum Zwecke der Rückführung der Verfahrenswärme zum Zellstoffkocher.In batch cooking techniques, all stages can be carried out in the same reaction vessel, i.e. the digester. After the black liquor impregnation stage, the digester ingredients are heated to a temperature in the range of the reaction temperature in case of (i) conventional batch processes by means of a digester recirculation equipped with a heat exchanger or by means of direct steam injection, and (ii) in case of low energy batch cooking using the displacement technique by Displacing the colder impregnating black liquor with hot black liquor for the purpose of returning the process heat to the digester.

Eine andere Ausführungsform dieser Erfindung, die ein Batch- Aufschließen bzw. -Auslaugen verwendet, ist es die Chips mit der Schwarzlauge im Zusammenhang mit dem Chipeinfüllen in getrennter Ausrüstung zu imprägnieren. Die Reaktionsstufe würde so als der erste Schritt im Zellkocher nach dem Chipeinfüllen erscheinen und könnte sehr effektiv durch Verwendung von direktem Dampf nachfolgend dem Entfernen der Imprägnationsschwarzlauge, oder durch Verdrängen der Imprägnations/Füllungsmedium- Schwarzlauge durch wärmere Schwarzlauge ausgeführt werden. In diesem Fall wird eine kontinuierliche Imprägnation ausgeführt, während der Zellstoffkocher gefüllt wird, und sie wird mit Batch-Kochtechniken kombiniert, woraus sich (i) eine Kompensation für die zusätzliche Zeit, die bei der Schwarzlaugenstufe verwendet wurde, und (ii) eine Reduktion der gesamten Kochzykluszeit entsprechend der größeren Geschwindigkeit der Kochstufe ergeben.Another embodiment of this invention using batch leaching is to impregnate the chips with the black liquor in conjunction with chip loading in separate equipment. The reaction stage would thus appear as the first step in the digester after chip loading and could be carried out very effectively by using direct steam following removal of the impregnation black liquor, or by displacing the impregnation/filling medium black liquor with warmer black liquor. In this case, continuous impregnation is carried out while the digester is being filled and is combined with batch cooking techniques, resulting in (i) compensation for the additional time used in the black liquor stage and (ii) a reduction in the overall cooking cycle time corresponding to the greater speed of the cooking stage.

Die vorliegende Erfindung kann auch in Verbindung mit kontinuierlichen Kochverfahren durchgeführt werden. Die im vorliegenden Fall verwendete Ausrüstung zum kontinuierlichen Aufschließen beinhaltet getrennte Imprägnationsbehälter und verschiedene Mitstrom- und Gegenstrom-Umwäzungen, wobei das Kochverfahren effektiv in verschiedene Stufen getrennt wird, in welchen die vorliegende Erfindung das Starten des Verfahrens mit Schwarzlauge und ohne weiße Lauge einschließen kann. Entsprechend werden die Chips in den Zellstoffkocher oder Imprägnationsbehälter gemeinsam mit der Schwarzlauge gegeben, die Temperatur wird auf den Reaktionsbereich durch Erwärmen mit Hilfe eines Flüssigkeitszirkulations-Wärmeaustauschers erhöht. Nach einer Verfahrenspause entsprechend der benötigten Zeit um die Schwarzlauge und das Holz zu reagieren, wird dann die weiße Lauge in den Zellstoffkocher zugegeben, die die Schwarzlauge ersetzt, die Temperatur wird dann wieder mittels eines Zirkulations-Wärmeaustauschers erhöht und der Rest des Verfahrens wird in der üblichen Weise durchgeführt. Ein alternatives kontinuierliches Verfahren ist es die Stufe der Schwarzlaugenbehandlung als Gegenstromverfahren durchzuführen.The present invention can also be carried out in connection with continuous cooking processes. The equipment used in the present case for continuous digestion includes separate impregnation vessels and various co-current and counter-current circulations, effectively separating the cooking process into different stages in which the present invention can include starting the process with black liquor and without white liquor. Accordingly, the chips are placed in the digester or impregnation vessel together with the black liquor, the temperature is raised to the reaction area by heating by means of a liquid circulation heat exchanger. After a process pause corresponding to the time required for the black liquor and the wood to react, the white liquor is then added to the digester, the the black liquor is replaced, the temperature is then raised again by means of a circulating heat exchanger and the rest of the process is carried out in the usual way. An alternative continuous process is to carry out the black liquor treatment stage as a countercurrent process.

Im kontinuierlichen Kochverfahren kann die Anwendung der vorliegenden Erfindung zu beachtlichen Resultaten führen. Unter Verwendung der gegenwärtigen herkömmlichen Verfahren benötigt ein kontinuierliches Kochen bis zu Kappanummern von in etwa im allgemeinen eine Reaktionszeit von 60 bis 90 Minuten im Kochtemperaturbereich. Wenn weiteres Kochen zu niedrigeren Kappanummern von zwischen in etwa 23 und 25 nötig ist, ist eine extra Kochstufe und eine zusätzliche Kochzeit von 60 Minuten im allgemeinen nötig, wodurch sich mindestens eine Gesamtkochzeit von zwei Stunden ergibt. Durch Verwendung der Beschleunigung der Delignifkationsstufe gemäß der Erfindung kann die Kochzeit und die Größe der Kochzone im kontinuierlichen Zellstoffkocher jedoch halbiert werden, wodurch die Ausrüstung billiger wird und die Durchführung bei weitem einfacher.In the continuous cooking process, the application of the present invention can lead to remarkable results. Using current conventional methods, continuous cooking to kappa numbers of about generally requires a reaction time of 60 to 90 minutes in the cooking temperature range. If further cooking to lower kappa numbers of between about 23 and 25 is required, an extra cooking stage and an additional cooking time of 60 minutes is generally required, giving a total cooking time of at least two hours. However, by using the acceleration of the delignification stage according to the invention, the cooking time and the size of the cooking zone in the continuous digester can be halved, making the equipment cheaper and the operation far simpler.

Beispiel 1example 1

Ein 20 Liter Zellstoffkocher mit einer erzwungenen Umwälzung wurde mit Pinienchips in einer Menge entsprechend 3 kg absolut trockenem Holzes gefüllt und 15 Liter verbrauchter Schwarzlauge wurden zugegeben (pH 13,2, restliche Alkalikonzentration 7 g NaOH/l als effektives Alkali), so daß das Flüssigkeitsverhältnis 5:1 war. Der Zellstoffkocher wurde dann geschlossen und unter Stickstoffdruck gesetzt, um das Entnehmen von Proben und die Equilisation der Imprägnation zu erlauben.A 20 litre forced circulation digester was filled with pine chips in an amount equivalent to 3 kg of absolutely dry wood and 15 litres of spent black liquor were added (pH 13.2, residual alkali concentration 7 g NaOH/l as effective alkali) so that the liquid ratio was 5:1. The digester was then closed and pressurised with nitrogen to allow sampling and equilibration of the impregnation.

Die Zirkulation wurde gestartet und die Temperatur des Zellstoffkochers wurde von 20ºC auf 70ºC innerhalb von 5 Minuten mittels eines Wärmeaustauschers erhöht, und wurde dann 55 Minuten lang bei dieser Temperatur gehalten. Es wurden dann Proben aus der Umwälzung entnommen, auf 25ºC abgekühlt und ihr pH wurde gemessen. Das Verfahren und die Entwicklung des pH's in dem Kochvorgang sind in Figur 1 gezeigt.The circulation was started and the temperature of the digester was raised from 20ºC to 70ºC in 5 minutes by means of a heat exchanger and was then maintained at this temperature for 55 minutes. Samples were then taken from the recirculation, cooled to 25ºC and their pH was measured. The process and the evolution of pH in the cooking process are shown in Figure 1.

Das Verfahren wurde dann unter Verwendung von verschiedenen Temperaturprofilen wie folgt wiederholt:The procedure was then repeated using different temperature profiles as follows:

25 - 70ºC 5 Minuten25 - 70ºC 5 minutes

70ºC 10 Minuten70ºC 10 minutes

70 - 140ºC 10 Minuten70 - 140ºC 10 minutes

140ºC 20 Minuten140ºC 20 minutes

Dieses Verfahren und die Entwicklung des pH's des Kochvorgang sind in Figur 2 gezeigt.This process and the development of the pH of the cooking process are shown in Figure 2.

Es kann aus den Figuren 1 und 2 ersehen werden, daß die Schwarzlaugenbehandlung bei 70ºC das verbleibende Alkali nur in einer geringen Menge verbrauchte, und der pH rapide fiel, wenn die Temperatur erhht wurde. Wenn die Temperatur auf 140ºC in 10 Minuten erhöhte wurde, war der pH bereits auf 11,5 gefallen, und wenn die Behandlung bei 140ºC fortgesetzt wurde, fiel der pH weiterhin in 20 Minuten auf 10,2.It can be seen from Figures 1 and 2 that the black liquor treatment at 70ºC consumed the remaining alkali only in a small amount, and the pH fell rapidly as the temperature was increased. When the temperature was increased to 140ºC in 10 minutes, the pH had already fallen to 11.5, and when the treatment was continued at 140ºC, the pH continued to fall to 10.2 in 20 minutes.

Dieses Beispiel zeigt, daß, wenn das System auf über 100ºC erwärmt wird, eine neue Reaktionsphase eingeleitet wird, in welcher das verbleibende Alkali schnell verbraucht wird. Da die End-pH-Werte 11,8 und 10,2 waren, kann ersehen werden, daß in dem späteren Versuch die Konzentration an H+-Ionen nahezu hundertmal größer ist, als im früheren Fall. Da der pH nur aus der Zirkulationskochflüssigkeit gemessen werden konnte, ist es daher klar, daß im späteren Experiment der Verbrauch an Alkali innerhalb der Chips selbst tatsächlich sogar noch größer ist.This example shows that when the system is heated above 100ºC, a new reaction phase is initiated in which the remaining alkali is rapidly consumed. Since the final pH values were 11.8 and 10.2, it can be seen that in the later experiment the concentration of H+ ions is almost a hundred times greater than in the earlier case. Since the pH could only be measured from the circulating cooking liquid, it is therefore clear that in the later experiment the consumption of alkali within the chips themselves is actually even greater.

Beisipiel 2Example 2

Ein Industrie-Batch-Zellstoffkocher mit einer Kapazität von 140 m³ wurde mit Pinienchips und mit verbrauchter Schwarzlauge (pH 13,4) von früheren Kochverfahren gefüllt. Die Temperatur wurde auf 140ºC erhöht und bei dieser Temperatur 15 Minuten lang gehalten. Der pH wurde so auf 11 abgesenkt. Weiße Lauge wurde dann zugegeben, so daß die Alkalidosierung 18,2 % des effektiven Alkali betrug, angegeben als Na&sub2;O. Die Temperatur wurde dann auf 170ºC angehoben und der Aufschluß auf das gewünschte Maß der Delignifikationsreduktion durch Verändern der Auslaugzeit fortgesetzt. Der Zellstoffkocher wurde dann geleert, der verwendete H-Faktor registriert und die Pulpe analysiert.An industrial batch digester with a capacity of 140 m³ was filled with pine chips and with spent black liquor (pH 13.4) from previous cooking processes. The temperature was raised to 140ºC and held at this temperature for 15 minutes. The pH was thus lowered to 11. White liquor was then added so that the alkali dosage was 18.2% of the effective alkali, expressed as Na₂O. The temperature was then raised to 170ºC and digestion continued to the desired level of delignification reduction by varying the leaching time. The digester was then emptied, the H-factor used recorded and the pulp analyzed.

Dieses Aufschlußverfahren wurde sechsmal unter Veränderung der Stärke der Schwarzlaugenbehandlung durchgeführt, jedesmal jedoch wurde die Alkalidosierung und das Gesamtverfahren konstant gehalten. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:This digestion process was carried out six times, varying the strength of the black liquor treatment, but each time keeping the alkali dosage and the overall process constant. The following results were obtained:

Versuchskochvorgang 1Experimental cooking process 1

Schwarzlaugenimprägnation bei 85ºC 20 Minuten lang. Weiße Lauge wurde direkt nach dem Befüllen mit Schwarzlauge zugegeben.Black liquor impregnation at 85ºC for 20 minutes. White liquor was added directly after filling with black liquor.

H-Faktor 1420H-factor 1420

Kappa-Nummer 27,0Kappa number 27.0

Viskosität 1080Viscosity 1080

Versuchskochvorgang 2Experimental cooking process 2

Schwarzlaugenimprägnation bei 90ºC 20 Minuten lang. Weiße Lauge wurde direkt nach dem Befüllen mit Schwarzlauge zugegeben.Black liquor impregnation at 90ºC for 20 minutes. White liquor was added directly after filling with black liquor.

H-Faktor 1110H-factor 1110

Kappa-Nummer 38,3Kappa number 38.3

Viskosität 1135Viscosity 1135

Versuchskochvorgang 3 (Vergleichsversuch)Experimental cooking process 3 (comparative experiment)

Schwarzlaugenimprägnation bei 90ºC 20 Minuten lang und Schwarzlaugenbehandlung bei 125ºC 10 Minuten lang.Black liquor impregnation at 90ºC for 20 minutes and black liquor treatment at 125ºC for 10 minutes.

H-Faktor 1214H-factor 1214

Kappa-Nummer 29,6Kappa number 29.6

Viskosität 1115Viscosity 1115

Versuchskochvorgang 4Experimental cooking process 4

Schwarzlaugenimprägnation bei 90ºC 20 Minuten lang und Schwarzlaugenbehandlung bei 145ºC 20 Minuten lang.Black liquor impregnation at 90ºC for 20 minutes and black liquor treatment at 145ºC for 20 minutes.

H-Faktor 860H-factor 860

Kappa-Numer 36Kappa number 36

Viskosität 1065Viscosity 1065

Versuchskochvorgang 5Experimental cooking process 5

(Wie Kochvorgang Nr. 4(Same as cooking process no. 4

H-Faktor 1077H-factor 1077

Kappa-Nummer 25,3Kappa number 25.3

Viskosität 1065Viscosity 1065

Versuchskochvorgang 6Experimental cooking process 6

(Wie Kochvorgang Nr. 4)(Same as cooking process no. 4)

H-Faktor 1089H-factor 1089

Kappa-Nummer 25,4Kappa number 25.4

Viskosität 1045Viscosity 1045

Diese Ergebnisse sind auch in Figur 3 dargestellt, die den H- Faktor in jeder Aufschlußreaktion als Funktion der Kappa-Nummer der darin erhaltenen Pulpe zeigt.These results are also presented in Figure 3, which shows the H-factor in each digestion reaction as a function of the kappa number of the pulp obtained therein.

Der Effekt der Schwarzlaugenvorbehandlung auf die Beschleunigung des Aufschlusses kann durch Beobachtung des erforderlichen H-Faktors oder der Aufschlußzeit bei konstanter Temperatur ersehen werden. Um eine Kappa-Nummer von 30 zu erzielen, sind 1325 H-Faktor-Einheiten nötig, wenn die imprägnierten Chips nicht erwärmt werden, aber der Aufschluß unmittelbar nach der Imprägnationsstufe ausgeführt wird (siehe Linie - durch Punkte 1 und 2). Wenn ein leichtes Erwärmen verwendet wurde (125ºC für 10 Minuten) wurden 1220 H-Faktor-Einheiter benötigt (siehe Punkt 3). Wenn eine starke Vorbehandlung verwendet wurde (145ºC für 20 Minuten) wurde eine Kappa-Nummer von 30 mit 980 H-Faktor-Einheiten erhalten (siehe Linie - durch die Punkte 4, 5 und 6). Mit herkömmlichen Batch-Aufschlußtechniken sind in etwa 1600 bis 1800 H-Faktor-Einheiten nötig, um eine Kappa-Nummer von 30 zu erhalten.The effect of black liquor pretreatment on accelerating digestion can be seen by observing the H-factor required or digestion time at constant temperature. To achieve a kappa number of 30, 1325 H-factor units are needed if the impregnated chips are not heated but digestion is carried out immediately after the impregnation step (see line through points 1 and 2). If a light heating was used (125ºC for 10 minutes) 1220 H-factor units were needed (see point 3). If a strong pretreatment was used (145ºC for 20 minutes) a kappa number of 30 was obtained with 980 H-factor units (see line through points 4, 5 and 6). With conventional batch digestion techniques, approximately 1600 to 1800 H-factor units are required to obtain a kappa number of 30.

Die Auswirkung auf die Qualität der Pulpe wurde durch Kombinieren der Pulpenproben aus den Kochvorgängen 1 und 2 geprüft, um so ein Kochen ohne Schwarzlaugenbehandlung zu representieren, und durch Kombinieren der Pulpenproben aus den Kochvorgängen 4, 5 und 6, um so ein Kochen mit Schwarzlaugenbehandlung zu representieren. In Figur 4 ist die Qualität dieser Pulpen durch Darstellung des Reißfestigkeitsindexes als eine Funktion der Zugfestigkeit verglichen. Es kann so ersehen werden, daß zum Beispiel bei einer Zugfestigkeit von 70 der Reißfestigkeitsindex der so unter Anwendung der Behandlung erhaltenen Pulpe (siehe Kurve A) um 1 bis 2 Einheiten höher ist als der von Pulpe, die ohne Verwendung dieser Behandlung hergestellt wurde.The effect on pulp quality was tested by combining pulp samples from cooking operations 1 and 2 to represent cooking without black liquor treatment and by combining pulp samples from cooking operations 4, 5 and 6 to represent cooking with black liquor treatment. In Figure 4 the quality of these pulps is compared by plotting the tensile strength index as a function of tensile strength. It can thus be seen that, for example, at a tensile strength of 70, the tensile strength index of the pulp thus obtained using the treatment (see curve A) is 1 to 2 units higher than that of pulp produced without using this treatment.

Beispiel 3Example 3

In diesem Beispiel wurden 2 Versuchskochvorgänge bis zu einem wesentlich größeren Grad an Delignifikation durchgeführt.In this example, 2 experimental cooking processes were carried out to a significantly greater degree of delignification.

Kochvorgang SBCooking process SB

Dieser Kochvorgang wurde in der Art der Beispielskochvorgänge Nummer 4, 5 und 6 in Beispiel 2 mit den folgenden Ausnahmen durchgeführt:This cooking process was carried out in the manner of example cooking processes numbers 4, 5 and 6 in Example 2 with the following exceptions:

Eine Alkalibeladung von 20% effektiven Alkali als Na&sub2;O pro HolzAn alkali loading of 20% effective alkali as Na₂O per wood

H-Faktor 1850H-factor 1850

Pulpen-Kappa-Nummer 15,2Pulp kappa number 15.2

Pulpen-Viskosität 905Pulp viscosity 905

Kochvorgang CCooking process C

Dieser Kochvorgang wurde in der Art eines herkömmlichen Batch-Kochvorgangs durchgeführt, ohne Schwarzlaugenimprägnation und Behandlungsstufen:This cooking process was carried out in the manner of a conventional batch cooking process, without black liquor impregnation and treatment steps:

Die Alkalibeladung war 21% effektives Alkali als Na&sub2;O pro HolzThe alkali loading was 21% effective alkali as Na₂O per wood

H-Faktor 2000H-Factor 2000

Pulpen-Kappa-Nummer 71,1Pulp Kappa Number 71.1

Pulpen-Viskosität 905Pulp viscosity 905

Die Pulpen wurden in Einheiten der Festigkeit durch Zugfestigkeits-Reißfestigkeits-Vergleich, wie in Figur 5 dargestellt, analysiert. Hierdurch ist deutlich, daß, wenn der Zugfestigkeitsindex auf den verwendbaren Bereich zur Papierherstellung durch Klopfen erhöht wird (das heißt ein Zugfestigkeitsindex von 70 bis 80), die auf übliche Weise gekochte Pulpe ihre Reißfestigkeit verliert (Kurve "C"), während die Pulpe, die mit der Behandlungsstufe gemäß der vorliegenden Erfindung gekocht wurde, noch ihre Reißfestigkeit behält (Kurve "SB"). Der Vorteil von der Pulpe "SB" ist 3 Reißfestigkeitsindexeinheiten bzw. um 20 bis 25% höher.The pulps were analyzed in terms of strength by tensile strength-tear strength comparison as shown in Figure 5. It is clear that when the tensile strength index is increased to the range useful for papermaking by beating (i.e. a tensile strength index of 70 to 80), the pulp cooked in the conventional manner loses its tear strength (curve "C"), while the pulp cooked with the treatment step according to the present invention still retains its tear strength (curve "SB"). The advantage of the pulp "SB" is 3 Tear strength index units or 20 to 25% higher.

Gegenwärtig zeigt gekochte skandinavische Marktpulpe bei einer Kappa-Nummer von 30 einen Reißfestigkeitsindex von zwischen 13 und 15 bei einem Zugfestigkeitsindex von 70. Gemäß der heutigen Pulpentechnologie betrachten diejenigen wenigen Mühlen, die ein Kochen auf niedrigere als die normalen Kappa- Nummern anwenden, generell eine Kappa-Nummer von zwischen 23 und 25 als representativ für "ausgedehntes Kochen" ("extended cooking"). Ergebnisse einer Art wie die oben gezeigten, die unter Verwendung der vorteilhaften Schwarzlaugen-Temperaturbehandlung erhalten wurden, waren in der Vergangenheit nur nach einem Nach-Aufschlußsauerstoffdelignifikationsverfahren erhältlich.Currently, cooked Scandinavian market pulp at a kappa number of 30 shows a tensile strength index of between 13 and 15 at a tensile strength index of 70. According to today's pulp technology, those few mills that apply cooking to lower than normal kappa numbers generally consider a kappa number of between 23 and 25 as representative of "extended cooking". Results of a type such as those shown above, obtained using the advantageous black liquor temperature treatment, were in the past only available after a post-pulp oxygen delignification process.

Beispiel 4Example 4

Dieses Beispiel zeigt einen einzigartigen Weg um den Vorteil der Schwarzlaugen-Temperaturbehandlungsstufe gemäß der vorliegenden Erfindung zu nutzen. Es ist allgemein sowohl in der Zerkleinerungspraxis als auch in Lehrbüchern bekannt, daß die maximale Sulfatkochtemperatur nicht über 175ºC, entsprechend den daraus resultierenden starken Verlusten an Pulpenfestigkeit, ansteigen sollte, ebenso wie der geringeren Ausbeute, die dann erzielt werden wird.This example shows a unique way to take advantage of the black liquor temperature treatment step according to the present invention. It is generally known both in milling practice and in textbooks that the maximum sulphate cooking temperature should not rise above 175ºC due to the resulting severe losses in pulp strength, as well as the lower yield that will then be achieved.

Ein Versuchskochvorgang wurde wie in den Beispielen 2, Kochvorgang 5 und 6 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Kochtemperatur nicht auf 170ºC begrenzt wurde (Kurve "NTP" in Figur 6), sondern stattdessen der Kochvorgang, soweit wie es mit dem verfügbaren Dampf- und Wärmeaustauschern möglich war, erhitzt wurde (Kurve "DTP" in Figur 6). Die Endtemperatur betrug 181ºC. Alle anderen Kochbedingungen waren gleich.A trial cooking was carried out as in Examples 2, Cookings 5 and 6, except that the cooking temperature was not limited to 170ºC (curve "NTP" in Figure 6), but instead the cooking was heated as far as was possible with the available steam and heat exchangers (curve "DTP" in Figure 6). The final temperature was 181ºC. All other cooking conditions were the same.

Die Temperatur der Schwarzlaugenbehandlung betrug 145ºC. Die Zeitdauer der Schwarzlaugenbehandlung betrug 20 Minuten. Die Alkalibeladung war 18,2% effektives Alkali aus Na&sub2;O pro Holz.The temperature of the black liquor treatment was 145ºC. The duration of the black liquor treatment was 20 minutes. The Alkali loading was 18.2% effective alkali from Na₂O per wood.

H-Faktor 1000H-factor 1000

(Beispiel 2, Kochvorgang 5, 6: 1080)(Example 2, cooking process 5, 6: 1080)

Pulpen-Kappa-Nummer 28,1Pulp kappa number 28.1

(Beispiel 2, Kochvorgang 5, 6: 25,4)(Example 2, cooking process 5, 6: 25.4)

Die Reißfestigkeits-Zugfestigkeitsbeziehung der Pulpe wurde analysiert, um die Pulpenfestigkeit abzuschätzen. Bei einem brauchbaren Zugefestigkeitsindex von 70 betrug der Reißfestigkeitsindex 16, was dem Wert gleich ist, der auf Kurve "A" in Figur 4 im Beispiel 2 unter Anwendung einer normalen Kochtemperatur und Schwarzlaugenbehandlung aufgefunden wurde. Dies übertraf leicht den der normalen Kochtemperatur ohne Schwarzlaugenbehandlung.The tensile strength-tensile strength relationship of the pulp was analyzed to estimate pulp strength. With a useful tensile strength index of 70, the tensile strength index was 16, which is equal to the value found on curve "A" in Figure 4 in Example 2 using a normal cooking temperature and black liquor treatment. This slightly exceeded that of the normal cooking temperature without black liquor treatment.

Dieses Beibehalten der Pulpenfestigkeit kann von beträchtlicher Wichtigkeit sein, wenn eine größere Produktion pro Zellstoffkochervolumeneinheit erforderlich ist. Figur 6 stellt einen Vergleich zwischen Kochtemperatur und Zeitprofil für den Kochvorgang in diesem Beispiel und die der Kochvorgänge Nummer 5 und 6 im Beispiel 2, die eine normale Kochtemperatur representieren, dar.This maintenance of pulp strength can be of considerable importance when greater production per unit digester volume is required. Figure 6 presents a comparison of cooking temperature and time profile for the cooking process in this example and that of cooking processes number 5 and 6 in Example 2, which represent a normal cooking temperature.

Kurve "DTP"Curve "DTP"

Endtemperatur 181ºCFinal temperature 181ºC

Endgültiger H-Faktor 1000Final H-factor 1000

Zeit bis zum Ende von 140ºC 60 MinutenTime to finish 140ºC 60 minutes

Kurve "NTP"Curve "NTP"

Endtemperatur 170 ºCFinal temperature 170 ºC

Endgültiger H-Faktor 1080Final H-factor 1080

Zeit bis zum Ende von 140ºC 100 MinutenTime to end of 140ºC 100 minutes

Aus diesen Resultaten ist es offensichtlich, daß die Kochzeit nach 40 Minuten des Erwärmens auf 20 Minuten durch das Hochtemperaturprofil abgesenkt wurde, anstelle von 60 Minuten mit konstanter 170º-Kochtemperatur. Eine Einsparung von 40 Minuten der Kochzeit stellt leicht eine 15 bis 20% niedrigere Gesamtzykluszeit dar, mit der entsprechenden Möglichkeit die Produktion ohne Kompromisse der Pulpenqualität zu steigern. In Bezug auf die Ausbeute ergibt sich, das die Ausbeute des sehr schnellen Kochverfahrens gemäß der Erfindung dann 1 bis 2% höher ist.From these results it is evident that the cooking time after 40 minutes of heating was reduced to 20 minutes by the high temperature profile, instead of 60 minutes with a constant 170º cooking temperature. A saving of 40 minutes of cooking time easily represents a 15 to 20% lower overall cycle time, with the corresponding possibility of increasing production without compromising pulp quality. In terms of yield, it turns out that the yield of the very fast cooking process according to the invention is then 1 to 2% higher.

Beispiel 5Example 5

Die Ergebnisse dieses Beispiels zeigen, daß die Pulpen innerhalb des Zellstoffkochers, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, in einem außerordentlich guten Zustand sind, um dem physikalischen Schaden während der Entnahme Widerstand zu leisten, der bei verschiedenen Abblasverfahren auftritt, im Vergleich zu Pulpen, die ohne die Verwendung von einer derartigen Schwarzlaugenbehandlungsstufe gekocht wurden.The results of this example demonstrate that pulps within the digester prepared in accordance with the present invention are in exceptionally good condition to withstand the physical damage during discharge that occurs in various blowdown processes, as compared to pulps cooked without the use of such a black liquor treatment step.

Der Pulpenzustand vor dem Abblasen wurde durch Einhängen von mit demselben Chipmaterial gefüllten Körben innerhalb des Zellstoffkochers bestimmt. Nach dem Einblasen konnte so Pulpe, die nicht eingeblasen wurde, aus diesen Körben wiedergewonnen werden und mit Proben der eingeblasenen Pulpe verglichen werden.The pulp condition before blowing was determined by hanging baskets filled with the same chip material inside the digester. After blowing, pulp that was not blown in could be recovered from these baskets and compared with samples of the blown pulp.

In diesem Fall wurde die Analyse in Einheiten des sogenannten Festigkeitsaustrags (strength delivery) ausgeführt, was der Prozentsatz der Pulpenfestigkeit als Reißfestigkeitsindex bei einem Zugfestigkeitsindex von 70, gemessen in der ausgeblasenen Pulpe, als Vergleich zu dem der nicht ausgeblasenen Pulpe in dem Korb ist.In this case, the analysis was carried out in units of the so-called strength delivery, which is the percent of pulp strength as a tear strength index at a tensile strength index of 70, measured in the blown pulp, as compared to that of the unblown pulp in the basket.

Die Kochvorgänge wurden mit einer Schwarzlaugenbehandlungsstufe ausgeführt wie im Beispiel 2, Kochvorgänge Nummer 4 bis 6, beschrieben, entnommen durch: heißes Abblasen direkt aus voller Kochtemperatur; kaltes Abblasen, nach Abkühlverdrängen unter 100ºC; und Pulpenentnahme nach dem Abkühlverdrängen.The cooking operations were carried out with a black liquor treatment stage as described in Example 2, cooking operations number 4 to 6, taken by: hot blowdown directly from full cooking temperature; cold blowdown, after cooling displacement below 100ºC; and pulp removal after cooling displacement.

Referenzdaten ergeben sich aus der US-P-4,814,042, die die Auswirkungen des Abblasverfahrens folgend auf übliche gekochte Sulfat-Batch-Vorgänge darstellt.Reference data is provided in US-P-4,814,042, which presents the effects of the blowdown process following conventional boiled sulfate batch operations.

Die nachfolgende Tabelle faßt diese Ergebnisse zusammen. Tabelle 1 (Pulpenqualität angegeben als Festigkeitsabgabe (strength delivery)-Prozente der ausgeblasenen Pulpe verglichen zu der von nicht ausgeblasener Pulpenfestigkeit). The following table summarizes these results. Table 1 (Pulp quality expressed as strength delivery percentage of blown pulp compared to that of unblown pulp strength).

Aus Tabelle 1 ist es offensichtlich, daß Pulpe, die gemäß einem Verfahren enthaltend eine Schwarzlaugenbehandlung gemäß der Erfindung gekocht ist, keine Verbesserungen im Bezug auf die Festigkeitsabgabe (strength delivery) bedarf, und daß die Pulpe in bestem Zustand ist.From Table 1 it is evident that pulp cooked according to a process including a black liquor treatment according to the invention does not require any improvements in strength delivery and that the pulp is in the best condition.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung von Kraftpulpe aus ligninhaltigem Cellulosematerial enthaltend das Imprägnieren des Cellulosematerials mit verbrauchter alkalischer Kachlauge, Erwärmen des imprägnierten Cellulosematerials und Delignitizierung des erwörmten Cellulosematerials mit frischer alkalischer Kochlauge, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Imprägnierung des Materials bei einer Temperatur zwischen 20 und 100ºC und der Schritt der Erwärmung bei einer Temperatur zwischen etwa 135 und 155ºC durchgeführt wird.1. A process for producing kraft pulp from lignin-containing cellulosic material comprising impregnating the cellulosic material with spent alkaline cooking liquor, heating the impregnated cellulosic material and delignifying the heated cellulosic material with fresh alkaline cooking liquor, characterized in that the step of impregnating the material is carried out at a temperature between 20 and 100°C and the step of heating is carried out at a temperature between about 135 and 155°C. 2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schrift des Imprägnierens des Cellulosemaferials verbrauchte alkalische Kochlauge mit einem pH zwischen etwe 11,5 und 13,5 nutzt.2. A process according to claim 1, wherein the step of impregnating the cellulose material uses spent alkaline cooking liquor having a pH between approximately 11.5 and 13.5. 3. Verfahren nach Anspruch 2, worin der Schrift des Imprägnierens des Cellulosematerials unter Verwendung verbrauchter alkalischer Kochlauge mit einem pH zwischen etwa 12,5 und 13,5 durchgeführt wird.3. The method of claim 2, wherein the step of impregnating the cellulosic material is carried out using spent alkaline cooking liquor having a pH between about 12.5 and 13.5. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Schritt der Erwärmung des imprägnierten Cellulosematerials während eines Zeitraums von etwa 1 bis Minuten durchgeführt wird.4. A method according to any one of claims 1 to 3, wherein the step of heating the impregnated cellulosic material is carried out for a period of about 1 to minutes. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin in dem Schrift der Erwärmung des imprägnierten Cellulosematerials der pH der in das Cellulosematerial imprägnierten verbrauchten alkalischen Kochlauge auf zwischen etwa 9 und 11 erniedrigt wird.5. A method according to any one of claims 1 to 4, wherein in the step of heating the impregnated cellulosic material, the pH of the spent alkaline cooking liquor impregnated into the cellulosic material is lowered to between about 9 and 11. 6. Verfahren nach Anspruch 5, worin der Schrift der Erwärmung des imprägnierten Cellulosematerials so durchgeführt wird, daß der pH der verbrauchten Kochlauge auf zwischen etwa 9,5 und 10,5 erniedrigt wird.6. The method of claim 5, wherein the step of heating the impregnated cellulosic material is carried out so that the pH of the spent cooking liquor is lowered to between about 9.5 and 10.5. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die verbrauchte alkolische Kochlauge einen Restnatriumhydroxidgehalt von zwischen etwa 4 und 20 g Natriumhydroxid pro Liter hat.7. A process according to any one of claims 1 to 6, wherein the spent alcoholic cooking liquor has a residual sodium hydroxide content of between about 4 and 20 g sodium hydroxide per liter. 8. Verfahren nach Anspruch 7, worin die verbrauchte alkalische Kochlauge einen Restnatriumhydroxidgehalt von zwischen etwa 6 und 15 g Natriumhydroxid pro Liter hat.8. The process of claim 7, wherein the spent alkaline cooking liquor has a residual sodium hydroxide content of between about 6 and 15 grams of sodium hydroxide per liter. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der Schrift der Imprägnierung des Cellulosematerials während zumindest etwa 10 Minuten durchgeführt wird.9. A method according to any one of claims 1 to 8, wherein the step of impregnating the cellulosic material is carried out for at least about 10 minutes. 10. Verfahren nach Anspruch 9, worin der Schrift des Imprägnierens des Cellulosematerials während eines Zeitraums von zwischen etwa 10 und 30 Minuten durchgeführt wird.10. The method of claim 9, wherein the step of impregnating the cellulosic material is carried out for a period of between about 10 and 30 minutes. 11. Verfahren nach Anspruch 9, worin der Schritt des Imprägnierens des Cellulosematerials während eines Zeitraums von zwischen etwa 15 und 20 Minuten durchgeführt wird.11. The method of claim 9, wherein the step of impregnating the cellulosic material is carried out for a period of between about 15 and 20 minutes. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 7 bis 11, worin der Schritt der Erwärmung des imprägnierten Cellulosematerials bei einer Temperatur von 140ºC durchgeführt wird.12. A process according to any one of claims 1 to 5, 7 to 11, wherein the step of heating the impregnated cellulosic material is carried out at a temperature of 140°C. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin das Cellulosematerial Hartholz umfaßt und der Schrift der Delignifizierung des erwärmten Cellulosematerials unter Verwendung eines H-Fakfors von zwischen etwa 900 und 1000 durchgeführt wird.13. A process according to any one of claims 1 to 12, wherein the cellulosic material comprises hardwood and the step of delignifying the heated cellulosic material using an H factor of between about 900 and 1000. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin das Cellulosematerial Weichholz umfaßt und der Schritt der Delignifizierung des erwärmten Cellulosematerials unter Verwendung eines H-Faktors von zwischen etwa 400 und 700 durchgeführt wird.14. The method of any one of claims 1 to 13, wherein the cellulosic material comprises softwood and the step of delignifying the heated cellulosic material is carried out using an H-factor of between about 400 and 700. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin der Schritt der Delignifizierung des erwärmten Cellulosematerials bei einer Temperatur von zwischen etwa 80 und 190ºC durchgeführt wird.15. A method according to any one of claims 1 to 14, wherein the step of delignifying the heated cellulosic material is carried out at a temperature of between about 80 and 190°C.