DE69611680T2

DE69611680T2 - Zellstoffbehandlung mit einem komplexbildner in mindestens zwei mischungstufen ohne zwischenwäsche

Info

Publication number: DE69611680T2
Application number: DE69611680T
Authority: DE
Inventors: Ulf Germgard; Jonas Lindquist
Original assignee: Valmet Fibertech AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 2001-05-10
Anticipated expiration: 2016-08-10
Also published as: CA2229212A1; SE504803C2; NO980753D0; WO1997008380A1; DE69611680D1; SE9502962L; EP0846199A1; ATE198916T1; AU6839996A; NO980753L; PT846199E; EP0846199B1; SE9502962D0; ES2153593T3; BR9610199A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Bleichen von chemischer Pulpe mit chlorfreien bleichenden Chemikalien. Die Erfindung betrifft, genauer gesagt, die Behandlung von Pulpe mit Chelatisierungsmitteln in Zusammenhang mit dem Bleichen.
Völlig chlorfreies Bleichen (TCF) chemischer papierherstellender Pulpe ist ein sehr großer Erfolg geworden, und das weltweite Herstellen chlorfreier Pulpe wird bald fünf Millionen Tonnen pro Jahr erreicht haben, was eine sehr außergewöhnliche Entwicklung ist, wenn man bedenkt, daß diese Bleichmethode vor weniger als fünf Jahren eingeführt wurde.
Das Bleichen wird in den meisten Fällen durchgeführt, indem man zunächst die papierherstellende Pulpe so behandelt, daß sie mit einem Chelatisierungsmittel des Typs EDTA oder DTPA gebleicht wird. Das Chelatisierungsmittel hat die Aufgabe, von der Pulpe bestimmte Metallionen, besonders solche aus Mangan, Kupfer, Eisen und anderen zu entfernen, die das Bleichergebnis negativ beeinflussen würden, wenn sie in der Pulpe bleiben. Die Stufe des Chelatisierungsmittels wird gewöhnlich durch den Buchstaben Q bezeichnet.
Nach der Q-Stufe wird die Pulpe gewaschen, um die herausgelösten Metallionen aus der Pulpe so vollständig wie möglich zu entfernen. Darauf folgt das Bleichen, das normalerweise mit Wasserstoffperoxyd ausgeführt wird, manchmal in Verbindung mit anderen Bleichstufen und Zwischenstufen des Waschens, wobei Ozon oder Persäuren verwendet werden können. Wasserstoffperoxidstufen werden gewöhnlich mit dem Buchstaben P bezeichnet. Über den Daumen gepeilt, je mehr schädliche Metallionen in der Q-Stufe aus der Pulpe eliminiert werden, desto wirkungsvoller wird das folgende Bleichen sein.
Eine Methode, bei der die Pulpe in einer Q-Stufe behandelt wird und daraufhin in einer P- Stufe, wird gewöhnlich die "Lignox-Methode" genannt, wie sie, zum Beispiel, in EP-A-402 335 offenbart ist.
Die ursprüngliche Pulpe wird normalerweise vor dem QP-Bleichen Sauerstoff-delignifiziert bis zu einer relativ niedrigen Kappa-Zahl. Eine niedrige Kappa-Zahl impliziert, daß die erreichbare maximale Helligkeit zunimmt und der Bedarf an Bleichchemikalien abnimmt.
Das QP-Bleichen wird in Mühlen durchgeführt, meistens in der Weise, daß die Pulpe zunächst durch eine Pumpe geleitet wird, die die Pulpensuspension durch die Behandlungsstufen pumpt. Daraufhin wird das Chelatisierungsmittel homogen der Pulpe in einem Mixer hinzugemischt. Die nächste Stufe ist ein Bleichturm, durch den die Pulpe ohne zusätzliche Aktivierung langsam hindurchfließt und in dem jede sonstige Reaktion stattfindet. Die Pulpe wird schließlich auf eine Waschstufe hin ausgerichtet, in der die freigesetzten und im Komplexverband befindlichen Metallionen ausgewaschen werden. Die durch Metallionen angereicherte freigesetzte Flüssigkeit wird meistens weggeschüttet.
Die Bedingungen, die normalerweise in einer Q-Stufe angewendet werden, sind eine Temperatur von 70-90ºC, eine Aufenthaltsdauer von 1 bis 2 Stunden, eine Pulpenkonzentration von 10 bis 14%, ein pH-Wert von 5 bis 7 und eine Beschickung von Chelatisierungsmittel von 1 bis 3 kg/Tonne Pulpe. Vom genauen Standpunkt des Bleichens aus gesehen, ist die Q-Stufe tatsächlich eine unnötige Behandlungsstufe, weil hier keine Zunahme an Helligkeit stattfindet. Die Q-Behandlung ist jedoch notwendig für erfolgreiches chlorfreies Bleichen, wie sich aus obigem zeigt. Wenn die Q-Stufe vereinfacht werden könnte, ohne dadurch die Wirksamkeit der Metalleliminierung zu vermindern, könnten große Einsparungen gemacht werden, weil eine vollständige Bleichstufe mit Bleichturm teuer ist.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Lösung der obengenannten Probleme hin ausgerichtet. Durch die Erfindung wird so die Q-Stufe wirksamer gemacht, indem man die Metalle wirksam ausscheidet bei gleichzeitiger Vereinfachung der Q-Stufe, was in Relation zu einer konventionellen Q-Stufe verminderte Investitionskosten ergibt.
Die Erfindung basiert auf der überraschenden Entdeckung, daß die Wirksamkeit der Q-Stufe beträchtlich weniger beeinträchtigt wird durch steigende Reaktionstemperatur als durch vergrößerte Retentionszeit. Dies zeigt an, gemäß klassischer chemischer Kinetik, daß die Q-Stufe durch Auflösung gesteuert wird und nicht durch Reaktion. Die Q-Stufe sollte deshalb so ausgeführt werden, daß eine Diffusion erleichtert wird. Wenn dies wirksam getan wird, kann die vollständige Retentionszeit dadurch beträchtlich vermindert werden.
Die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung sind aus den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
Der beste Weg, den Diffusionswiderstand zu vermindern ist, die Diffusionsentfernung für aktive Reaktionspartner und freigesetzte Reaktionsprodukte zu vermindern.
Dies wird erreicht in technischem Maßstab durch effektives Mischen, vorzugsweise in einem Mixer. Die Retentionszeit in der Q-Stufe kann so durch wiederholtes wirksames Mischen reduziert werden. Die Anzahl von Mischstufen sollte mindestens zwei sein, vorzugsweise mindestens drei. Aus wirtschaftlichen Gründen jedoch muß die Anzahl von Mischstufen und dadurch die Anzahl von Mischern in vernünftigem Maß gehalten werden. Eine passende Anzahl kann 2 bis 4 Stufen betragen. Eine bestimmte Retentionszeit zwischen den Mischstufen ist von gutem Nutzen, aber diese Zeit braucht nicht lang zu sein, weil die Diffusionsrate ohne Mischen immer noch viel langsamer ist als das, was durch Mischen erhalten werden kann, zum Beispiel in einem Mischer. Die Aufenthaltsdauer zwischen den Mischstufen wird auf diese Weise kurz sein, weniger als 15 Minuten, passenderweise weniger als 10 Minuten, und vorzugsweise weniger als 5 Minuten. Die Mischstufen sollten nacheinander durchgeführt werden, ohne zwischenzeitliches Waschen. Das Waschen, das erforderlich ist zum Entfernen der Metalle aus der Pulpensuspension, soll nach der letzten Mischstufe durchgeführt werden.
Das Chelatisierungsmittel ist vorzugsweise eines des Typs EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure) oder DTPA (Diethylentriaminpentaessigsäure), aber andere Arten von Chelatisierungsmitteln können verwendet werden, zum Beispiel NTA (Nitrilotriessigsäure) oder DTPMP (Diethylentriaminpentamethylenphosphonsäure). Die Gesamtmenge hinzugefügter Chelatisierungsmittel sollte 0,5 bis 5 kg/Tonne Pulpe (gerechnet als reines Chelatisierungsmittel) betragen, vorzugsweise 1 bis 3 kg/Tonne Pulpe.
Die Gesamtbeimischung des Chelatisierungsmittels kann in der ersten Mischstufe hinzugefügt werden, wobei darauffolgende Mischstufen nur wiederholtes Mischen hervorbringen. Alternativ kann das Chelatisierungsmittel in mehreren Mischstufen hinzugefügt werden. Dann sollte das Beschicken im wesentlichen in der ersten Stufe erfolgen, und in darauffolgenden Stufen sollte die hinzugefügte Menge weniger als 2 kg/Tonne Pulpe pro Stufe betragen.
Die Temperatur in den Mischsstufen sollte über 70ºC sein und möglichst über 80ºC. Ein vorzuziehenes Temperaturintervall ist 80 bis 120ºC. Der Druck in der gesamten Q-Stufe sollte vorzugsweise 1 bis 10 bar betragen.
Eine besonders wirksame Mischung kann erreicht werden durch die Verwendung hochintensiver Mixer, die das Fasernetzwerk in der Pulpe aufbrechen und engen Kontakt zwischen Fasern und Chelatisierungsmittel herstellen.
Die Erfindung ist natürlich nicht eingeschränkt auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, kann aber innerhalb der Idee der Erfindung variiert werden.

Claims

1. Verfahren zum chlorfreien Bleichen von Pulpe, wobei Metalle durch ein Chelatisierungsmittel entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Chelatisierungsmittel der Pulpe beigemischt wird, ohne einen Bleichturm zu verwenden, in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Mischstufen ohne Waschen, daß die Ruhezeit zwischen den Mischstufen weniger als 15 Minuten beträgt, und daß die Pulpe nach der letzten Mischstufe gewaschen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Beschickung des Chelatisierungsmittels in der ersten Mischstufe erfolgt, wobei darauf folgende Mischstufen nur eine erneute Mischung mit sich bringen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Chelatisierungsmittel in mehreren Mischstufen hinzugefügt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Beschickung des Chelatisierungsmittels 0,5 bis 5 kg/Tonne Pulpe beträgt, vorzugsweise 1 bis 3 kg/Tonne Pulpe.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in den Mischstufen höher als 70ºC ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Chelatisierungsmittel zum Typ EDTA oder DTPA gehört.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Chelatisierungsmittel zum Typ NTA oder DTPMP gehört.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beimischung des Chelatisierungsmittels durch hochintensive Mischer erfolgt, die das Fasernetzwerk in der Pulpe aufbrechen und engen Kontakt zwischen Fasern und Chelatisierungsmittel herstellen.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischstufen bei einem Druck von 1 bis 10 bar durchgeführt werden.