NO159541B - Fremgangsmaate til aa utfoere alkaliestraksjon av cellulosemasse. - Google Patents

Description

Alkaliekstraksjon ved blekning av lignocelluloseholdig materiale har normalt til formål å komplettere sure oksyder-ende trinn ved utløsningen av lignin, som i første rekke står for misfargningen av massen. Det er i alminnelighet den første alkaliekstraksjon i en flertrinns blekefrekvens som er viktigst, etter som man driver den slik at den gir den kraftigste ligninutløsning.

Det er kjent at man får betydelige negative virkninger

av en slags ligninkondensasjon i denne alkaliekstraksjon på grunn av ligninets aromatiske-kinoide struktur. Åpenbart kan denne negative virkning i mer eller mindre høy grad mot-virkes av høy temperatur og/eller av en tilsetning av oksydasjonsmiddel, eksempelvis peroksyd og hypokloritt. En ulempe er imidlertid at oppvarmningsvarianten blir uforholds-messig kostbar når man kommer opp i så høy temperatur at man fortrinnsvis må oppvarme reaksjonsblandingen med vanndamp,

dvs. ved temperaturer over 60-70°C. De foreslåtte oksyda-sjonsmidler er også enten for kostbare eller uhensiktsmessige med hensyn til forventede miljøkrav.

Anvendelse av oksygengass som oksydasjonsmiddel i alkalisk miljø i den aktuelle situasjon er blitt foreslått og til og med anvendt i fabrikkdrift. Den teknikk som da kommer til anvendelse, stemmer overens med den teknikk som anvendes for den såkalte oksygenblekning umiddelbart før et blekeri, dvs. behandling under høyt trykk og høy temperatur (omkring eller over 100°C) i forholdsvis komplisert apparatur som avviker fra den i blekerier vanlige apparaturen. En mer generell anvendelse begrenses derfor av økonomiske grunner. Stort sett er det mulig å motivere et sådant oksygentrinn

bare når man samtidig trimmer blekeriet til meget korte sekvenser, normalt tre trinn.

Det aktuelle oksygentrinn inne i blekesekvensen bør ut-føres ved høy massekonsentrasjon- (høyere enn 20%) på grunn av den relativt høye temperatur. Denne anvendelse er beskrevet av Croon (Tappi Seminar Notes 1978 Oxygen, Ozone and Peroxide Pulping and Bleaching Seminar, Nov. 9, New Orleans, Louisiana), som angir at man forsøkte lavere massekonsentrasjon og fant det umulig å anvende den- på økonomisk måte med den teknikk som er kjent. På den annen side er heller ikke det foreslåtte oksygentrinn særlig økonomisk attraktivt på grunn av høy temperatur og komplisert apparatur.

Utvikling av oksygenblekning av helt ubleket masse ved lavere massekonsentrasjon (fortrinnsvis ca. 10%) er i de senere år blitt bearbeidet på en rekke steder. Det er både en forenkling av apparaturen og en økt selektivitet som til-strebes. Teknikken bygger da på at man har et blandeapparat som ved hjelp av meget kraftige skjærkrefter fluidiserer massesuspensjonen og samtidig slår sund oksygengassen til meget fine bobler, som deretter fordeles så jevnt som mulig i den fluidiserte massesuspensjon. Derved dannes et slags skum som oppløses etter hvert som oksygengassen forbrukes i blekereaksjonen. Det er viktig at skummet er så stabilt at de fine gassboblene i skummet ikke slår seg sammen, slik at grenseflaten mellom gass og væske/fibre minskes vesentlig.

En forholdsregel til å motvirke dette er å begrense området for skjærkraftfeltet slik at fluidiseringen hurtig oppheves og at skumstrukturen låses.av et fibernettverk. Den annen er å tilføre skumdannende avlutsubstans, enten svartlut-tørr-substans eller blekeriavlut-tørrsubstans.

De foreslåtte anvendelser av denne teknikk har tatt sikte på å sluttføre reaksjonen i en trykkbeholder av like-artet konstruksjon som for vanlig oksygenblekning ved høy massekonsentrasjon. Ved foreliggende oppfinnelse har det imidlertid vist seg mulig å installere et blandeapparat (mikser) i samsvar med ovennevnte i masseledningen umiddelbart før et konvensjonelt oppstrøms alkaliekstraksjonstårn som ikke er satt under trykk, og med modifisering av alkaliekstraksjons-betingelsene utføre en kraftfull oksydasjon med oksygengass.

Fordelen med denne fremgangsmåte er at den direkte kan anvendes i et konvensjonelt blekeri, forutsatt at man arbeider med oppstrømstårn, hvilket er' ganske vanlig, med en invester-ing bare i en mikser med tilhørende hjelpeapparatur, og at man ikke behøver å oppvarme særskilt for den oksydative behandling, samtidig som man oppnår virkninger helt i klasse med tidligere foreslåtte oksygenblekningsmetoder. Det foreliggende tilfelle bør dog ikke betraktes som et rent oksygen-bleketrinn, men mer som et forsterket alkaliekstraksjonstrinn, der de negative sidereaksjoner undertrykkes.

Oppfinnelsen forutsetter således at massen forbehandles med klor, klordioksyd eller blandinger av disse. Selvsagt er en oksygenblekning for klor-klordioksyd-behandlingen også tenkelig.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med foretrukne ut-førelsesformer er angitt i kravene, og det vises til disse.

Alkalitilsetningen tilpasses slik at slutt-pH, målt i suspensjonen, overstiger 9. Dette innebærer at den for alkali-ekstraksjonen normale alkalitilsetning økes med høyst 10, normalt 4-8 kg/tonn. Den mengde oksygengass som tilsettes, skal begrenses til å oppheve alkaliekstraksjonens negative reaksjoner og ikke med sikte på at ligninsubstans i vesentlig grad blekes. I denne henseende skiller fremgangsmåten seg vesentlig fra anvendelser med hydrogenperoksyd eller hypokloritt i et alkaliekstraksjonstrinn, fra hvilke det rapporteres en vesentlig blekning av ekstraksjonstrinnets avlut. Den nevnte begrensning innebærer en oksygengasstilsetning på 4-8 kg oksygen pr. tonn masse og en reduksjon av COD i avluten på ca. 10 %.

Grunnen til begrensningen i oksygengasstilsetningen er at reaksjonen av operative grunner utføres i sin helhet ved lav temperatur, nemlig 50-70°C, og i relativt kort reaksjonstid (< 90 min.). Det er også nødvendig å begrense gassmengden slik at stabiliteten av massestrømmen gjennom bleketårnet ikke settes på spill.

Med disse kraftige begrensninger hadde man kunnet for-vente en sterk reduksjon av delignifiseringseffekten i for-hold til tidligere beskrevne oksygentrinn ved høyt trykk og høy temperatur. Som det vil sees av de følgende eksempler,

ble dette ikke tilfellet, men at effekten lå godt på høyde med oksygentrinnets. Så vidt man kan forstå beror dette på at alkali-ekstraksjonen potensielt har større effekt enn ventet, dvs. at de negative kondensasjonsreaksjoner er av større betydning enn ventet, samt at disse effektivt oppheves

ved den meget intensive, men begrensede oksydasjon som fortrinnsvis finner sted i et så tidlig stadium som i mikseren. Den foreliggende oppfinnelse har vist at oksygengass er meget reaktiv med masse i aktuell posisjon, hvis man bare kan eliminere materialoverføringsproblemet mellom gass og væske/fiberoverflate slik det skjer i den aktuelle type av mikser.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til noen særskilt type av forbehandling med klor/klordioksyd. Det har imidlertid vist seg særlig gunstig å begrense kjemikalietilsetningen ved denne forbehandling til et nivå på 10-30% lavere enn ved normal alkaliekstraksjon, etter som den siste delen av kjemi-kaliene synes å ha en lignende virkning som oksygengass-oksydasjonen i alkaliekstraksjonen i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Dette er spesielt interessant hvis man av miljømessige grunner vil drive forblekningen med ute-lukkende klordioksyd istedenfor klor. Da klordioksyd er et relativt kostbart og energikrevende kjemikalium, finnes det særskilte grunner for å minimere anvendelsen av det i øvrige henseender utmerkede kjemikalium.

Til sammenligning utførtes følgende forsøk med blekning av barved-sulfatmasse:

Kappatall ubl. masse/kappatall oksygenforbleket

Oppfinnelsen skal i det følgende belyses nærmere ved hjelp av noen utførelseseksempler vedrørende blekning av barved-sulfatmasse.

Eksempel 1

Eksempel 2

Eksempel 3

Eksempel 4 Eksempel 5

Eksempel 6

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til å utføre alkaliekstraksjon av cellulosemasse etter at massen i et bleketrinn er utsatt for behandling med klor, klordioksyd eller blandinger derav, ved en massekonsentrasjon på 10-18 %, hvorved ekstraksjonen utføres i en reaksjonstid mindre enn 90 minutter og ved en temperatur på 50-70°C, samt med en slik tilsetning av alkali at slutt-pH, målt i suspensjonen, overstiger 9, karakterisert ved at ekstraksjonen utføres i et oppstrøms-tårn, at massen fluidiseres ved hjelp av en mikser som er plassert umiddelbart før massens innløp i tårnet, dvs. uten noen mellomliggende behandlingstrinn, for eksempel avgassing, og at massen samtidig tilføres en oksygenholdig gass som herved finfordeles i den fluidiserte masse, og at den oksygenholdige gass* tilføres i en mengde tilsvarende 4-8 kg oksygen pr. tonn masse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav l, karakterisert ved at massen sluttblekes i ett eller flere trinn.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at utstøtt avlut fra det aktuelle alkaliekstraksjonstrinn helt eller delvis tilbakeføres til massefabrikkens gjenvinningssystem og avlutens organiske substans destrueres ved brenning.