DE69125722T2

DE69125722T2 - Aufschlussverfahren

Info

Publication number: DE69125722T2
Application number: DE69125722T
Authority: DE
Inventors: Ethan K Andrews; Fernando E Mera; Lawrence K Swift
Original assignee: Beloit Technologies Inc
Current assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1990-10-24
Filing date: 1991-10-07
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2011-10-08
Also published as: AU9022291A; EP0554391A1; MX9101706A; CA2094819C; ZA918441B; ES2101830T3; NO302187B1; RU2068904C1; DE69125722D1; CN1061452A; WO1992007994A1; FI931854A0; FI931854A; CA2094819A1; EP0554391B1; ATE151824T1; PL168216B1; NO931486L; NO931486D0; CN1028250C

Description

i. Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Gebiet von chemischen Kochverfahren, und insbesondere auf ein Verfahren zum Kochen von Zellstoff, bei welchem Fasermaterial bei erhöhten Temperaturen und Drücken in der Gegenwart von Chemikalien gekocht und anschliessend im Zellstoffkocher weiter behandelt wird, um die Fasern von Klebstoffen im Material zu trennen und um den Zellstoff weiss zu machen.

ii. Technischer Hintergrund

Bei typischen Vorgängen zum chemischen Aufschliessen von Zellulose werden Holzfasern vom Lignin getrennt, indem Holzschnitzel bei erhöhten Temperaturen und Drücken in der Gegenwart von Chemikalien gekocht werden. Ein bestimmte Grad von Delignifizierung kann in diesen Kochgefässen, die als Zellstoffkocher bekannt sind, erreicht werden, wobei der daraus hervorgehende Zellstoff von den Zellstoffkochern zu nachfolgenden Vorgängen geführt wird. Die nachfolgenden Vorgänge beinhalten oft verschiedene Stufen des Waschens, um zurückbleibende Chemikalien und andere Bestandteile des Zellstoffes zu entfernen; und ebenso verschiedene Stufen des Bleichens, bei denen der Zellstoff weiteren chemischen Behandlungen ausgesetzt wird, um weiteres Lignin zu entfernen und die Helligkeit des resultierenden Zellstoffes zu vergrössern. Die Bleichvorgänge finden in separaten Bleichgefässen statt, und ihnen folgen wiederum verschiedene Stufen des Waschens, um die Bleichchemikalien aus dem Zellstoff zu entfernen. Die Waschstufen werden häufig in trommelartigen Waschvorrichtungen durchgeführt, wobei der Schlamm in einem kontinuierlichen Vorgang auf einer Trommel gewaschen wird. Bleichfabriken und die zugehörigen Waschstufen erfordern weite Flächen an Immobilien für die Ausrüstung und eine bedeutende Kapitalinvestition.
In den letzten Jahren hat ein vergrössertes Umweltbewusstsein dazu geführt, dass bei der Zellstoff- und Bapierindustrie genau geprüft wurde, wie sehr die verschiedenen Stufen des Aufschliessens, Waschens und Bleichens zum Austreten von wässrigen Lösungen, die möglicherweise schädlich für die Umwelt sind, führen können.
Typische Bleichverfahren umfassten die Verwendung von Chlor, und Bleichabwässer können Chlorrückstände enthalten, was als unerwünscht für die Umwelt angesehen wird. Verfahren für die Rückgewinnung von Chlor sind schwierig, weil die korrodierende Beschaffenheit der Abwässer schädlich für die gewöhnlichen Metalle ist und eine teure Ausrüstung für die chemische Rückgewinnung erforderlich ist. Zusätzlich sind solche Rückgewinnungsverfahren äusserst komplex und teuer, während sie keine finanziellen Einnahmen für das für ihre Konstruktion erforderliche aufgewendete Kapital liefern.
Bei typischen chargenweisen Kochverfahren wird nach dem Vollenden des Kochens ein Luftablassventil des Zellstoffkochers geffnet, und die Flüssigkeit mit hoher Temperatur und hohem Druck im Zellstoffkocher wird schnell verdampft, wodurch der Zellstoffkocher geleert wird. In den letzten Jahren wurden Techniken des Verdrängungsheizens und des Verdrängungskochens gebräuchlich, bei denen, vor oder nach der Vollendung des Kochens, Flüssigkeitsverdrängungan verwendet wurden, um Energie und Chemikalien zu sparen.
In einem bekannten Verfahren, wie es im U.S. Patent Nr. 4 578 149 gelehrt wird, werden bei der Vollendung des Kochens heisse, verbrauchte Kochflüssigkeiten im Zellstoffkocher mit Abwässern von den nachfolgenden Waschstufen verdrängt, wobei die heissen, verbrauchten Kochflüssigkeiten zum Vorwärmen und für die Vorbehandlung von nachfolgenden Schnitzeichargen in einem Zellstoffkocher verfügbar gemacht werden. Dieses Kochverfahren hat einem kleineren Dampfbedarf, ist besser umweltverträglich, erzeugt Zellstoff von einer besseren Qualität und gewinnt einen grösseren Anteil der Energie und der Chemikalien zurück, die in das Verfahren hinein gesteckt wurden, als konventionelle Chargenverfahren. Nach einer Verdrängung am Ende des Kochens werden gekochte Zellstoffschnitzel durch die Anwendung von Druck am oberen Ende des Zellstoffkochers aus dem Zellstoffkocher entleert, wobei der Zellstoff dann nachfolgenden konventionellen Behandlungen zugeführt wird, wie einem weiteren Waschen des Zellstoffes, einem Bleichen, zusätzlichem Waschen und Ähnlichem.
Die anhängige U.S. Anmeldung Nr. 07/068 721 lehrt ein Verfahren, in welchem eine gleichwertige Stufe wie eine oder mehrere unabhängige Waschstufen erreicht werden kann, indem Techniken des Verdrängungswaschens in einem Zellstoffkocher verwendet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb eine der vorrangigen Aufgaben der vorliegenden Erfindung, die Verfahrensschritte, welche in einem Zellstoffkocher für Zellulose-Pulpe stattfinden, weiter auszudehnen, damit die Ausrüstung und der Platz, die für die nachfolgende Behandlung des Fasermaterials, nachdem es den Zellstoffkocher verlässt, erforderlich sind, minimiert werden.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufschliessen von Zellulose bereit zu stellen, das in einem Charge-Verfahren betrieben werden kann, welches verschiedene Waschund Bleichstufen vollenden kann, ohne dass der Zellstoff von einem Charge-Zellstoffkocher zu einer nachfolgenden Vorrichtung für das Verfahren transportiert werden muss.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zellstoffverfahren bereit zu stellen, bei dem die Immobilienerfordernisse für die Ausrüstung minimiert werden, was die Herstellung von Zellstofffabriken mit kleinerer Ausdehnung erlaubt, während Zellstoff mit einer annehmbaren Qualität hergestellt wird.
Nochmals eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bleichverfahren für Zellstoff bereit zu stellen, welches keine Verwendung von Chlor erfordert und besser umweltverträglich ist als zuvor bekannte Verfahren, die Chlor verwenden.
Nochmals eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zellstoffverfahren bereit zu stellen, welches die gesamte Verfahrenszeit vom Anfang bis zum Ende im Vergleich mit gleichwertigen konventionellen Verfahren verkleinert.
Diese und andere Aufgaben werden in der vorliegenden Erfindung erreicht, indem ein Charge-Kochverfahren verwendet wird, bei dem bei der Vollendung des Kochens einer Charge bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur Flüssigkeitsverdrängungstechniken verwendet werden, um die Schnitzel zu waschen und die Restflüssigkeiten von ihnen zu entfernen und um die Schnitzel durch die Verwendung von Verdrängungen innerhalb der Zellstoffkochers mit Chemikalien zum Bleichen des Zellstoffes weiter zu delignifizieren. In einem bevorzugten Verfahren wird das Bleichen mit anderen Chemikalien durchgeführt als solchen, die Chlor enthalten, und es wird ein Zellstoff mit annehmbarer Helligkeit erreicht.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Figuren 1 bis 10 stellen eine bevorzugte Verfahrensabfolge zum Ausführen der ausgedehnten Behandlung von Zellstoff in einem Zellstoffkocher gemäss der vorliegenden Erfindung dar.
Die Figur 1 stellt den Schritt des Einfüllens der Schnitzel dar;
die Figur 2 stellt das Einfüllen einer kühlen Flüssigkeit dar;
die Figur 3 stellt das Einfüllen einer warmen Flüssigkeit dar;
die Figur 4 stellt das Einfüllen einer heissen Flüssigkeit dar;
die Figur 5 stellt die Schritte Zeit-bis-Temperatur und Zeitbei-Temperatur im Kochverfahren dar;
die Figur 6 stellt den Verdrängungsschritt am Ende des Kochens dar;
die Figur 7 stellt eine Behandlung nach dem Kochen mit oxidierter grüner Flüssigkeit dar;
die Figur 8 stellt eine Peroxidbehandlungsschritt dar; die Figur 9 stellt eine Behandlung mit Peroxidessigsäure dar; und
die Figur 10 stellt den Schritt des Ausladens des Zellstoffes dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Ein Verfahren, das die zuvor hierin dargestellten Aufgaben erfüllt, sollte übliche Einheitsvorgänge aufweisen und kompatibel mit nachfolgenden und vorausgehenden Verfahrensschritten sein. Im zuvor erwähnten U.S. Patent Nr. 4 578 149 ist ein Chargekochverfahren bekannt, das eine übliche Ausrüstung verwendet und Energieeinsparungen, verbesserte Kochleistungsfähigkeiten, eine wirkungsvolle Wiederverwendung und Rückführung von chemischen Alkalichargen zur Folge hat, zu annehmbaren Niveaus der Delignifizierung führt, weniger Nachfüllungen mit frischen chemischen Flüssigkeiten erfordert und zu einer Waschstufe für braunen Holzstoff innerhalb des Zellstoffkochers führt.
Die vorliegende Erfindung erbt die Fortführung von Verfahrensschritten im Zellstoffkocher, wobei zusätzliche Verdrängungen gemacht werden, indem verschiedene zusätzliche Chemikalien und/oder verbrauchte Flüssigkeiten verwendet werden, um weiteres Lignin zu lösen und den Zellstoff heller zu machen. Die ausgewählten Chemikalien für die weitere Delignifizierung und das Aufhellen umfassen vorzugsweise andere Reagenzien als diejenigen des Chlortypes, einschliesslich aber nicht beschränkt auf Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Natriumpolysulfid, Natriumsulfit, Natriumborhydrid, Natriumhydrosulfit, Ozon und Peroxidessigsäure. Andere Reagenzien können für den selben Zweck nützlich sein, solange die allgemeinen Auswahlkriterien erfüllt werden. Die Gruppe von geeigneten Bleichmitteln umfasst Bleichmittel, die Lignin lösen und den Zellstoff aufhellen können, die mit der Verfahrensmetallurgie verträglich sind, die mit der praktischen chemischen Rückgewinnung und dem Materialgleichgewicht verträglich sind, und deren Nebenprodukte vorzugsweise unschädlich für die Umwelt sind, wenn sie unbeabsichtigterweise verloren oder ausgeschüttet werden.
Das Verfahren kann auf eine Vielzahl von Arten ausgeführt werden, wobei zusätzliche Verdrängungen innerhalb des Zellstoffkochers verwendet werden, um sowohl Aufschliessungs- als auch Bleichvorgänge zu bewirken, zusammen mit dem notwendigen Waschen, um die stromabwärts folgenden Verfahren zu vermindern, die im Vergleich zu üblichen und konventionellen Verfahren für ähnliche Resultate der Delignifizierung erforderlich sind.
Die folgenden Beispiele der vorliegenden Erfindung stellen Versuche dar, die beim Betrieb einer Pilotanlage gemacht wurden.

Beispiel 1

Es wurde südliche Weymouthskiefer in einem konventionellen Kraftverdrängungsheizverfahren gemäss den Techniken des raschen Verdrängungsheizens (RDH) gekocht, wie sie durch die Bebit Corporation vermarktet werden. Dieses Verfahren ist im wesentlichen dasjenige, wie es im U.S. Patent Nr. 4 578 149 offenbart wird. Das RDH Kochen wurde bis zu einem Zielwert von 16 Kappa fortgeführt, wonach ein konventionelles RDH-Verdrängen stattfand. Indem eher einer Verdrängung als einem Ausladen des Zellstoffes, wie es üblicherweise bei RDH-Verfahren bekannt ist, gefolgt wurde, wurde für eine Zeitdauer von 30 Minuten bei 80º C eine Lösung von Wasserstoffperoxid durch die Schnitzelkolonne hindurch verdrängt. Es wurde ein merklich weisserer Zellstoff erhalten, der 31.9% I.S.O. mass gegenüber 30.3% 1.S.O. beim konventionellen RDH Zellstoff bei 16 Kappa.

Beispiel 2

Es wurde wiederum auf eine gewöhnliche Art südliche Weymouthskiefer in einem konventionellen RDH Kraftverfahren bis zu einem Zielwert von 16 Kappa gekocht. Indem der konventionellen RDH Verdrängung gefolgt wurde, wurde oxidierte, grüne Flüssigkeit (Natriumpolysulfid bei niedriger Alkalinität) durch die Schnitzelkolonne hindurch verdrängt, gefolgt von zwei weiteren nachfolgenden Verdrängungen und Behandlungen mit mässigen Mengen von Wasserstoffperoxid. Es wurde herausgefunden, dass der resultierende Zellstoff eine Kappazahl von 7.5 hatte, mit einer Helligkeit von 55% I.S.O. beim Ausladen aus dem Zellstoffkocher.

Beispiel 3

Es wurde ein ähnliches Kochen wie dasjenige aus dem Beispiel 2 durchgeführt, wonach 2% Wasserstoffperoxid in zwei separaten Behandlungen nach dem Kochen verwendet wurde. Nach den Behandlungen wurde ein Kappa von ungefähr 10 mit einer Helligkeit von 40.7% I.S.O. erreicht. Als letzte Behandlung wurde eine wässrige Lösung aus Peroxidessigsäure durch die Schnitzelkolonne in einer pH4 Pufferlösung aus Essigsäure Natriumacetat hindurch verdrängt. Der aus dieser Behandlung ausgeladene Zellstoff hatte ein Kappa von ungefähr 6 und eine Helligkeit von 50.8% I.S.O.
Zusätzlich wurden mehrere andere Abfolgen zum Bleichen, die Peroxid (P) und Peroxidessigsäure (A) verwenden, mit ähnlichen Abfolgen verglichen, die Chlordioxid (D) verwenden, das analog zu Peroxidessigsäure ist, aber die unerwünschten Chloratome enthält Es wurden die folgenden Resultate erhalten:
Es ist zu sehen, dass die Helligkeit des Handelszellstoffes aus den umweltfreundlicheren Abfolgen erreicht werden kann, die nur Wasserstoffperoxide und Peroxidessigsäure enthalten und mit ähnlichen Abfolgen vergleichbar sind, die Chlordioxid verwenden. Es werden jedoch die Vorteile der Behandlung innerhalb eines Zellstoffkochers erhalten, einschliesslich der tieferen Installationskosten für die für die Bleichfabrik und der weniger zahlreichen Verfahrensschritte; zusätzlich wird die unerwünschte Verwendung von Reagenzien auf Chlorbasis eliminiert. Während eine grössere chemische Abnutzung aufgrund des geringeren Waschens zwischen den Stufen die Folge sein kann, werden diese Nachteile aufgewogen, da alle verwendeten Chemikalien durch den chemischen Rückgewinnungszyklus zurückgewonnen werden. Falls gewünscht, kann zusätzliches Waschen durch Verdrängen zwischen den verschiedenen Verfahrensschritten verwendet werden, einschliesslich der Verwendung von Chemikalien, um den Inhalt des Zellstoffkochers zu neutralisieren oder auf andere Art vorzubereiten, um einen wirksameren Gebrauch der durch die Schnitzelkolonne hindurch verdrängten Reaktanden zu machen. Ein wirksames Verfahren, um ein solches Waschen oder eine solche Vorbereitung durchzuführen, besteht darin, dass der Verdrängung eine Behandlung mit der verbrauchten Chemikahe der gleichen Behandlung von einer früheren Behandlung, vielleicht in einem anderen Zellstoffkocher vorausgeht.
Das Bleichen innerhalb des Zellstoffkochers anschliessend an das RDH Kochverfahren hat kürzere Verfahrenszeiten für eine einzige Chipcharge zur Folge. Während ein konventionelles Verfahren vom Einfüllen der Schnitzel in den Zellstoffkocher vor dem Kochen bis zum Zeitpunkt, zu dem der gebleichte Zellstoff in den Speicher für Material mit grosser Dichte geht, ungefähr 15 Stunden erfordert, reduziert die Verwendung des vorliegenden Bleichverfahrens innerhalb des Zellstoffkochers die insgesamt verstrichene Zeit auf ungefähr 9 Stunden. Während für eine einzige Charge eine längere Verfahrenszeit innerhalb des Zellstoffkochers erforderlich ist, können in einer Holzschleiferei zusätzliche Zellstoffkocherkapazitäten zu tieferen Installationskosten bereit gestellt werden, als sie für typische Bleich- und Waschabfolgen erforderlich sind. Zeit wird im Vergleich zu konventiönellen Waschund Bleichverfahren, welche eindicken, mischen, verdünnen und reagieren lassen in mehreren wiederholten Schritten erfordern, aufgrund des systembedingten Wirkungsgrades in den Verdrängungsverfahren eingespart
Mit Bezugnahme nun insbesondere auf die Zeichnungen werden verschiedene Schritte in einem bevorzugten Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
In der Figur 1 wird eine geeignete Auslegung 10 der Ausrüstung für das Verfahren zum Ausführen der vorliegenden Erfindung dargestellt Eine Vielzahl von Zellstoffkochern 12 ist zum Kochen von Holzschnitzeln gemäss den Techniken des Verdrängungsheizens und zum Ausführen der nachfolgenden Reaktionsschritte mit den aufgeschlossenen Holzschnitzeln gemäss der vorliegenden Erfindung bereit gestellt. Die Auslegungen des Verfahrens in den Figuren 1 bis 10 stellen zahlreiche wesentliche Gefässe, Tanks und Ähnliches dar, von welchen einige bei überatmosphärischem Druck und andere bei atmosphärischem Druck arbeiten. Diejenigen Gefässe, die unter Druck arbeiten, sind durch kreisförmige Tanks dargestellt, und rechteckige Gefässe stellen Gefässe unter atmosphärischem Druck dar. Verschiedene alternative Verfahren werden durch optionale Tanks und Gefässe dargestellt, die mit gepunkteten Linien gezeigt werden und insbesondere mit Bezugnahme auf spätere Zeichnungen beschrieben werden
In der Figur 1 wird der Schritt des Einfüllens der Schnitzel beim Zellstoffverfahren dargestellt, wobei Schnitzel von einem Speicherort 14 für Schnitzel zu irgend einem der Zellstoffkocher 12 transportiert werden, um das Zellstoffverfahren zu beginnen Die Schnitzel können durch bekannte Verfahren vorbehandelt worden sein, wie durch Dampfbehandlung oder Ähnliches, abhängig von den verwendeten Schnitzel und den gewünschten Zellstoffresultaten. Üblicherweise werden Dampfpackvorrichtungen oder Ähnliches, die auch nicht Teil der Erfindung sind, verwendet werden, um den Zellstoffkocher zu füllen.
Die Figur 2 stellt den zweiten Schritt des konventionellen RDH Verfahrens von Bebit Corporation dar, was als Einfüllen der kühlen Flüssigkeit bezeichnet wird. Kühle schwarze Flüssigkeit aus dem Speicher 16 für kühle schwarze Flüssigkeit wird beim Boden von ihm in den Zellstoffkocher hinein gepumpt, in einer solchen Art, dass der Zellstoffkocher mit kühler schwarzer Flüssigkeit überfüllt wird, die beim oberen Ende des Zellstoffkochers aus diesem heraus und zurück zum Speicher 16 für kühle schwarze Flüssigkeit strömt. Dieses Einfüllen der kühlen Flüssigkeit treibt Luft aus dem Zellstoffkocher heraus und taucht die Schnitzel in die Flüssigkeit. Der direkte Kontakt der Schnitzel mit der Flüssigkeit heizt die Schnitzel vor, und die restlichen Chemikalien, die in der kühlen schwarzen Flüssigkeit übrig geblieben sind, beginnen Anfangsreaktionen für die Delignifizierung der Schnitzel. Während diesem Einfüllen mit kühler schwarzer Flüssigkeit kann, um die Reaktionen des Vorkochens zu verstärken, die kühle schwarze Flüssigkeit oder ein Teil von ihr durch die Zugabe von kühler verbrauchter grüner Polysulfidflüssigkeit aus einem Speichergefäss 18 für grüne Polysulfidflüssigkeit verstärkt sein. Zusätzlich kann oxidierte grüne Flüssigkeit aus einem Speichertank 20 für oxidierte grüne Flüssigkeit zugefügt werden.
Die Figur 3 stellt das konventionelle Einfüllen von warmer Flüssigkeit im Zusammenhang mit dem RDH Verfahren dar, wobei warme schwarze Flüssigkeit aus einem Speicher 22 zum Zellstoffkocher gepumpt wird, der Schnitzel und kühle Flüssigkeit enthält, wodurch die kühle schwarze Flüssigkeit durch nachfolgende Mengen von warmer schwarzer Flüssigkeit verdrängt wird und zurück zum Speicher 16 für kühle schwarze Flüssigkeit transportiert wird. Die an den Zellstoffkocher gelieferte warme schwarze Flüssigkeit kann durch die Zugabe von Anthrachinon aus einem optionalen Tank 24 verstärkt sein.
Zum Zwecke des Erzeugens von heissem Wasser und/oder des Reduzierens der Menge an warmer schwarzer Flüssigkeit im Speicher 22 kann die warme schwarze Flüssigkeit durch einen Wärmetauscher 26 hindurch geführt werden, der in wärmetauschender Beziehung zu kaltem Wasser steht, das bei 28 geliefert wird, um heisses Wasser, das bei 30 entfernt wird, und zusätzliche Mengen von kühler schwarzer Flüssigkeit zu erzeugen, die zum Speicher 16 für kühle schwarze Flüssigkeit geführt wird.
Die Figur 4 stellt das Einfüllen von heisser Flüssigkeit des RDH Verfahrens dar, bei welchem heisse weisse Flüssigkeit aus einem Speichergefäss 32 für heisse weisse Flüssigkeit in den Zellstoffkocher hinein gepumpt wird, vielleicht mit der Zugabe von heisser schwarzer Flüssigkeit aus einem Speicher 34 für heisse schwarze Flüssigkeit. Die heisse weisse Flüssigkeit wird geheizt, indem kühle weisse Flüssigkeit aus einem Tank 36 für kühle weisse Flüssigkeit durch einen Wärmetauscher 38 hindurch in wärmetauschender Beziehung mit heisser schwarzer Flüssigkeit aus dem Speicher 34 für heisse schwarze Flüssigkeit geführt wird. Die heisse schwarze Flüssigkeit, die den Wärmetauscher 38 verlässt, wird zum Speicher 22 für warme schwarze Flüssigkeit geführt. Wenn die heisse weisse Flüssigkeit in den Zellstoffkocher hinein gepumpt wird, wird warme schwarze Flüssigkeit im Zellstoffkocher verdrängt und zum Speicher 22 für warme schwarze Flüssigkeit geführt. Nach der vollständigen Verdrängung der warmen schwarzen Flüssigkeit aus dem Zellstoffkocher kann etwas heisse Flüssigkeit aus dem Zellstoffkocher fliessen, welche dann zum Speicher 34 für heisse schwarze Flüssigkeit transportiert wird.
Die Figur 5 stellt die Kochabfolge dar, bei der Flüssigkeit im Zellstoffkocher mittels einer Pumpe 40 im Zellstoffkocher zirkuliert wird. Im dargestellten Verfahren wird Flüssigkeit bei einem Punkt zwischen dem oberen und dem unteren Ende aus dem Zellstoffkocher durch die Pumpe 40 abgezogen und gleichzeitig an die Einlässe am oberen und unteren Ende des Zellstoffkochers geliefert. Es kann eine externe Wärmequelle wie Dampf (nicht gezeigt) verwendet werden, um die Flüssigkeit auf das gewünschte Temperaturniveau anzuheben. Nachdem die gewünschte Temperatur erreicht ist, wird die Temperatur für einer vorgegebene Zeitperiode beibehalten, bis das gewünschte Niveau der Delignifizierung erreicht ist. Diese Zeit-bis-Temperatur und Zeit-bei-Temperatur Vorgänge sind für verschiedene Holzarten, Verfahren und gewünschte Resultate gut bekannt.
Die Figur 6 stellt das Ende der Stufe des Kochens dar, wobei kühle verbrauchte grüne Polysulfidflüssigkeit aus dem Speichergefäss 18 in das untere Ende des Zellstoffkochers hinein gepumpt wird, um die am Ende des Kochens vorhandene Kochflüssigkeit daraus zu verdrängen. Die aus dem Zellstoffkocher verdrängten Flüssigkeiten werden wie angemessen zum Speicher für heisse schwarze Flüssigkeit, zum Speicher für warme schwarze Flüssigkeit oder zurück zum Speichergefäss für kühle verbrauchte Polysulfidflüssigkeit geführt
Die Figur 7 stellt die Behandlung im Zellstoffkocher nach dem Kochen mit grüner Polysulfidflüssigkeit dar. Grüne Polysulfidflüssigkeit aus der Speichereinheit 18 wird in das untere Ende des Zellstoffkochers hinein gepumpt, nachdem dazu oxidierte grüne Flüssigkeit aus dem Speichertank 20 für oxidierte grüne Flüssigkeit beigefügt wurde. Die verdrängten Flüssigkeiten werden zum Speicherbehälter für kühle schwarze Flüssigkeit geführt.
Die Figur 8 stellt die Peroxidbehandlung nach dem Kochen dar, bei der kühle verbrauchte Wasserstoffperoxidflüssigkeit aus einem Speichergefäss 42 für kühles verbrauchtes Wasserstoffperoxid mit frischem Wasserstoffperoxid aus einem Speichertank 44 gemischt wird, wobei dann die Mischung in das untere Ende des Zellstoffkochers hinein gepumpt wird, um daraus verbrauchte Polysulfidflüssigkeit zu verdrängen, welche zum Speichergefäss 18 für Polysulfidflüssigkeit geführt wird.
Die Figur 9 stellt eine alternative Behandlung mit Peroxidessigsäure dar, bei der Peroxidessigsäure aus einem Speichertank 46 mit Verdrängungsflüssigkeit aus einem Speichertank 48 kombiniert wird und in das untere Ende des Zellstoffkochers hinein gepumpt wird, um Wasserstoffperoxid zum Speichergefäss 42 für Wasserstoffperoxid zu verdrängen.
Die Figur 10 stellt einen geeigneten Zyklus zum Ausladen des Zellstoffes dar, bei dem nach der Vollendung der Behandlung Zellstoff aus dem Zellstoffkocher zu einem Ablagerungstank 50 und danach zu Waschstufen 52 entfernt wird, welche die Zugabe von heissem Wasser bei 54 umfassen können. Die Entleerung des Zellstoffkochers zum Ablagerungstank kann auf irgend eine von mehreren Arten geschehen, einschliesslich der Anwendung von Fluiddruck, entweder gasförmig oder flüssig, am oberen Ende des Zellstoffkochers, wobei der Zellstoff und die übrig gebliebene Flüssigkeit im Zellstoffkocher vom unteren Ende des Zellstoffkochers zum Ablagerungstank 50 geführt werden. Der Zellstoffkocher kann auch evakuiert werden, indem der Inhalt entweder durch eine kontinuierliche Art des Pumpens, wie sie schon seit früher bekannt ist, oder durch ein absatzweises zyklisches Pumpen, wie es in U.S. Nr. 07/412 079 gelehrt wird, aus dem Zellstoffkocher gepumpt wird. Das Waschen kann in irgend einer der bekannten konventionellen Bandoder Trommel- Vakuum- und Druckwaschanlagen durchgeführt werden, oder es kann ein Waschen am Schluss durchgeführt werden, das mit den Lehren der oben erwähnten U.S. Patentanmeldung 07/068 721 übereinstimmt. Flüssigkeit aus den Waschstufen wird für eine nachfolgende Verwendung zu einem Tank 56 für Waschfiltrat aus braunem Papierstoff und zum Speichertank 48 für Verdrängungsflüssigkeit geführt.
Es wurde herausgefunden, dass verschiedene Reagenzien verwendet werden können, um die Verarbeitung des Zellstoffes im Zellstoffkocher weiterzuführen, während der Zellstoff in einer im wesentlichen stationären Kolonne festgehalten wird. Anschliessend an die letzte Verdrängung bei einem konventionellen RDH Verfahren können Bleichchemikalien durch die Zellstoffkolonne hindurch verdrängt werden, um die Entfernung- von Lignin und das Weissmachen und Aufhellen des Zellstoffes weiter zu führen. Wirksame Bleichreaktionen finden ohne die zuvor erforderlichen separaten Schritte des Mischens, Bleichens, Eindickens und Reagierens statt. Weil keine Zeit benötigt wird, um den Zellstoff zwischen den verschiedenen Stufen zu transportieren, werden für eine gegebene Menge Zellstoff durch die Fortführung der Bleich- und Waschvorgänge innerhalb des Zellstoffkochers Einsparungen bei der Zeit des gesamten Verfahrens vom Anfang bis zum Ende gemacht. Während für jegliche vorgegebene Schnitzelcharge zusätzliche Zeit im Zellstoffkocher erforderlich ist, minimiert die reduzierte Zeit für das gesamte Verfahren zum Teil die grössere erforderliche Zeit im Zellstoffkocher.
Es ist zu erkennen, dass in einem typischen Vorgang für die Zellstoffbildung die verschiedenen Zellstoffkocher in der Vielzahl von Zellstoffkochern 12 zu verschiedenen Zeiten auf verschiedenen Verfahrensstufen betrieben werden. Die verschiedenen Speicher und Speichergefässe und Tanks werden jedoch Flüssigkeiten und Chemikalien von jedem der verschiedenen Zellstoffkocher erhalten und/oder an sie liefern, je nach Bedarf. Dies stellt die Fähigkeit bereit, die verschiedenen Behandlungen mit ausgewählten Reagenzien zu verbessern und wirksamer zu machen, indem die Schnitzelkolonnen vor der Zugabe der Reagenzien für die Behandlung vorbereitet werden. Wenn zum Beispiel in einem Zellstoffkocher eine Peroxidbehandlüng erforderlich ist, kann eine Verdrängung unter der Verwendung von verbrauchter Peroxidflüssigkeit, die von der Peroxidbehandlung in einem anderen Zellstoffkocher erhalten wird, der eigentlichen Verdrängung der Peroxidbehandlung vorausgehen. Indem der Verdrängung der eigentlichen Behandlung eine Verdrängung mit verbrauchter Flüssigkeit vorausgeht, wird eine bessere Wirkung des Verfahrens dadurch erhalten, dass die Anfangsreaktionen mit verbrauchten Flüssigkeiten begonnen werden, wodurch die frischen Behandlungsflüssigkeiten in der nachfolgenden Verdrängung wirksamer gemacht werden. Es wird eine vollständigere Verwendung der Restreagenzien in den verbrauchten Flüssigkeiten realisiert. Dies ermöglicht es, dass bestimmte Behandlungen durchgeführt werden können, indem Verdrängungsvolumina verwendet werden, die kleiner als das Volumen des Zellstoffkochers sind, weil die erforderliche Behandlung stattfinden wird, wenn die Schicht der Behandlungsflüssigkeit nach oben durch den Zellstoffkocher hindurch fortschreitet, sobald sie durch die nachfolgende Zugabe von anderen Flüssigkeiten dort hindurch verdrängt wird. Somit können, während einige Verfahren Flüssigkeitsvolumina erfordern können, die gleich gross oder grösser als das Volumen des Zellstoffkochers sind, andere durch eine Verdrängung von Flüssigkeitsvolumina durch den Zellstoffkocher hindurch durchgeführt werden, die wesentlich kleiner sind als das Volumen des Zellstoffkochers, und zu einem gegebenen Zeitpunkt können im Zellstoffkocher eine Vielzahl von Schichten von verschiedenen Flüssigkeiten vorhanden sein.
Es wurde herausgefunden, dass verschiedene Abfolgen zum Bleichen, die kein Chlor verwenden, ohne die Verwendung von Chlor ähnlich vorteilhafte Resultate an gebleichtem Zellstoff erzeugen. Diese besser umweltverträglichen Reagenzien werden für das Bleichen mittels Verdrängung bevorzugt.

Claims

1. Verfahren (10) für die Aufbereitung von Zellulose-Pulpe, um Lignin aus den Zellulosefasern zu entfernen, damit die Fasern für eine anschliessende Verwendung, wie die Bildung von Papierprodukten, freigelegt werden, wobei das Verfahren umfasst:

eine Masse aus Zellulosematerial und Kochflüssigkeit in einen Charge-Zellstoffkocher einzufüllen;

die Masse aus Zellulosematerial und Kochflüssigkeiten zu kochen;

heisse, verbrauchte, unter Druck stehende Flüssigkeit durch Pumpen quantitativ in die unter Druck stehende Flüssigkeit des Zellstoffkochers (12) zu verdrängen, um die Kochflüssigkeit zu verdrängen, während eine Kolonne aus delignifiziertem Zellstoff im Zellstoffkocher im wesentlichen intakt gehalten wird; und

zusätzliche Behandlungsflüssigkeiten durch den Zellstoffkocher hindurch zu pumpen,

dadurch gekennzeichnet, dass dieses Pumpen von zusätzlichen Behandlungsflüssigkeiten durch den Zellstoffkocher (12) hindurch das Pumpen von nicht chlorhaltigen Bleichreagenzien in den Zellstoffkocher (12) hinein umfasst, um den Zellstoff im Zellstoffkocher (12) durch die Verdrängung von Flüssigkeit, die zuvor an den Zellstoffkocher geliefert wurde, weiter zu delignifizieren, weiss zu machen und aufzuhellen, während damit fortgefahren wird, den delignifizierten Zellstoff als Kolonne im Zellstoffkocher zu behalten, und

dadurch, dass dieses Pumpen von Bleichreagenzien in den Zellstoffkocher hinein in einer Vielzahl von Schritten durchgeführt wird, wobei aufeinanderfolgende Schritte von ihnen mit verschiedenen Bleichreagenzien stattfinden.

2. Verfahren (10) für die Aufbereitung von Zellulose-Pulpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schritt des Bleichens des Zellstoffes durch das Pumpen von Bleichreagenzien in den Zellstoffkocher (12) hinein ein Pumpen eines Volumens eines verbrauchten Bleichreagens in den Zellstoffkocher hinein vorausgeht.

3. Verfahren (10) für die Aufbereitung von Zellulose-Pulpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bleichreagens aus der Gruppe von nicht chlorhaltigen Reagenzien ausgewählt wird, die aus Wasserstoffperoxid (44), Sauerstoff, Natriumpolysulfid (20), Natriumsulfit, Natriumborhydrid, Natriumhydrosulfit, Ozon und Peroxidessigsäure (46) besteht.

4. Verfahren für die Aufbereitung von Zellulose-Pulpe nach 4 Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Pumpen eines Bleichreagens in den Zellstoffkocher (12) hinein ein Pumpen eines verbrauchten ähnlichen Bleichreagens in den Zellstoffkocher hinein vorausgeht.

5. Verfahren für die Aufbereitung von Zellulose-Pulpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der aufeinanderfolgenden Schritte des Pumpens eines Bleichreagens in den Zellstäffkocher (12) hinein - durchgeführt wird, - indem ein Bleichreagens verwendet wird, das aus der Gruppe von nicht chlorhaltigen Reagenzien ausgewählt wird, die aus Wasserstoffperoxid (44), Sauerstoff, Natriumpolysulfid (20), Natriumsulfit, Natriumborhydrid, Natriumhydrosulfit, Ozon und Peroxidessigsäure (46) besteht.