NO800048L - Fremgangsmaate for bleking av cellulosefibre - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrorer tilsatsstof-»

fer for "bleking av cellulosemasse med ozon.

Der fins en rekke tidligere teknikker og beskriv-elser vedrorende bleking med ozon.

Et nytt patent er U.S. patent r.080.249 som beskriver et antall betingelser for bleking av tremasse med ozon. Et annet nytt patent, Eckerfs U.S. patent nr. 4.119.486, beskriver bleking med ozon i nærvær av et kationisk, overflateaktivt middel.

Kamishima "Ozone Bleaching of Kraft Pulp With the Addition of Methanol as Cellulose Protector", Japan TAPPI

31, nr. 10, sidene 691 - 706 beskriver bruk av metanol i mengder på fra 80 - 100 vekt-% av massen, for å forbedre viskositeten i den ozonbehandlede masse. Eksemplene har væskefaser som går fra 100% metanol til ca. 27 vekt-% metanol i vann, noe som tilsvarer ca. 24,75- 7,8 mol metanol pr. liter flytende fase.

En annen artikkel som vedrorer tilsatsstoffer

i ozonbleking er Osawa og Schuerch "The Action of Gaseous Reagents on Cellulosic Materials 1. Ozonization and Reduc-tion of Unbleached Kraft Pulp", TAPPI februar 1963, bind 46, hr. 2, sidene 79 - 84. Tilsatsstoffene var nitro-

metan og metylacétat.

Det er blitt påvist at under cellulosebleking

med ozon, vil visse alkoholer oke effektiviteten av ozon og blekbarheten av massen. Konsentrasjonen av alkohol er mellom 0,0000001 og 0,03 mol pr. liter flytende fase. Et lavkonsistent ozonblekesystem benyttes vanligvis.

Fig. 1 er en kurve som sammenligner effektivi-tetsfaktoren i kontrollprover og andre behandlede prover. Fig. 2 er en kurve som sammenligner effektivi-tetsfaktoren med kjedelengden av forskjellige alkoholer som tilsettes systemet. Fig. 3 er en kurve som sammenligner effektivitets-faktoren med pH.. Fig. 4 og 5 er skjematiske fremstillinger av et

system som benytter ozon og tilsatsstoffet.

Folgende definisjoner vil bli benyttet i denne

ansbkning.

Koking er forandring av treflis og annet partik-kelformet tremateriale til fibros form. Kjemisk koking krever koking av treflisen i en opplosning med et kjemikalium og omfatter delvis fjerning av fargestoffer som lignin knyttet til treet.

Bleking er behandling av cellulosefibre for å fjerne eller forandre fargestoffet som er knyttet til fibrene for å få fibrene til å reflektere hvitt lys mer sant.

Konsistens er. mengden fibre i en oppslemming uttrykt som en prosentandel av den totale vekt av ovn-torket fiber og opplbsningsmiddel i en oppslemming som vanligvis er vann.

Konsistensen av massen vil avhenge av den type awanningsutstyr som benyttes. Folgende definisjoner er basert på de man finner i Rydholm "Pulping Processes", Interscience Publishers, 1965, sidene 862 - 863 og TAPPI Monograph nr. 27, "The Bleaching of Pulp", Rapson redaktor, The Technical Association of Pulp and Paper Industry, 1963, sidene 186 - 187.

Lav konsistens er fra 0 - 6%, og vanligvis mellom 3 og 5%. Det er en suspensjon som er pumpbar i en vanlig sentrifugalpumpe og som kan benyttes under anvendelse av nett og filter uten pressevalser.

Middels konsistens er mellom 6 og 20%. 15% er imidlertid et delepunkt i området for middels konsistens. Under 15% kan konsistensen tilveiebringes ved filtere. Over 15% er det nødvendig med pressvalser for awanning. Rydholm påpeker at det vanlige området for middels konsistens er 10 - 18% mens Rapson hevder at det er 9 - 15%.. Oppslemmingen er pumpbar ved hjelp av spesielt maskineri, selv om den fremdeles er en sammenhengende flytende fase ved hoyere temperaturer og, noe sammenpressing. Konsistens en i en oppslemming fra en vasker, enten det en tremasse-vasker eller en bleketrinnsvakser er 9 - 13%.

Hoy konsistens er fra 20 - 40%. Rydholm hevder

at det vanlige området er 25 - 35% og Rapson hevder at området er fra 20 - 35%. Konsistensen er tilgjengelig ved hjelp av presser. Den flytende- fase er fullstendig absorbert av fibrene. Massen er vanligvis bare pumpbar over meget korte avstander..

Effektiviteten i blekeprosessen er definert av

en delignifiseringsfaktor eller en hvithetsfaktor.

Der er mange metoder for å male graden av delignifisering i massen, men de fleste er variasjoner av per-manganatproven.

Den normale permanganatprSve gir et permanganat-tall eller Kappatall - antall cm^ av 1/10N kaliumpermanga-natopplosning som.forbrukes av lg ovnstorket masse under spesifiserte betingelser. Dette bestemmes ved TAPPI standard-prove T 214.

Kappa-tallet tilsvarer permanganattallet, men. måles under meget noyaktig kontrollerte betingelser og korrigeres slik at det er ekvivalent med 50% forbruk av permanganatopplosningen i kontakt, med prdven. Denne prov-

en gir graden av delignifisering av massene over et videre område av delignifisering enn permanganattallet.. Det bestemmes ved TAPPI standard prove T-236. Utvalgte prover ble benyttet ved bestemmelsen av Kappa-tallet.

PBC er også en permanganatprove. Denne proven foregår på folgende måte:

1. Oppslem ca. 5 håndpressede gram lagermasse

i et 600 ml beger og fjern alle tråder.

2. Fremstill en håndflate i en 12,5. cm Buckner-trakt, vask med ytterligere. 500 ml vann. Fjern filter-papiret fra massen.

3. Tork håndflaten i 5 minutter ved 99 - 104°C.

4. Fjern håndflaten og vei 0,426 g. Denne oper-asjonen bor gjores i et konstant tidsrom på ca. 45 sekunder for å sikre at fuktighetsinnholdet er konstant siden torr masse absorberer mer fuktighet. 5. Oppslem den utveiede' masseprove i et 1-liters beger som inneholder 700 ml 25°C springvann. 6. Tilsett 25 ml 4N svovelsyre og 25 ml 0,1000N kaliumpermanganat. Start tidsmåleren ved begynnelsen av permanganattilsatsen. 7. Stopp reaksjonen etter noyaktig 5 minutter ved tilsats av 10 ml 5% kaliumjodidopplbsning. 8. Titrer med 0,1000N natriumtiosulfat. Tilsett en stivelsesindikator ved slutten av filtreringen når opplosningen blir stråfarget. Sluttpunkter er når den blå farge forsvinner.

Når man utforer proven, bor den forste del av tio-sulfatet tilsettes så raskt som mulig for å hindre frigjbr-ing av fri jod. Den siste del av titreringen avsluttes, dråpevis til den blå farge akkurat forsvinner. Titreringen bor avsluttes så raskt som mulig for å forhindre rever-sering av opplosningen.

PBC-tallet representerer kg klor som er nodvendig for fullstendig å bleke 100 kg lufttbrket masse ved 20°C

i et enkelt, teoretisk bleketrinn og tilsvarer antall ml kaliumpermanganat som forbrukes bestemt ved å trekke fra antall ml tiosulfat som er forbrukt fra antall ml kaliumpermanganat som er tilsatt.

Mange variable påvirker proven, men det viktigste er prbvevekten, reaksjonstemp.eraturen og reaksjonstiden.

Der er også et antall fremgangsmåter for å måle hvithet i masse. Det består vanligvis i et mål for reflek-tivitet og verdien uttrykkes som prosent av en skala. Én standard metode er GE-hvithet som er uttrykt som en prosentandel av maksimal GE-hvithet bestemt ved TAPPI standard metode TPD-103.

Graden av bleking kan bestemmes ved enten delig-nif iseringsfaktoren eller hvitheten. Der synes ikke å være noen korrelasjon mellom de to siden den ene ér et mål for lignin i massen og den annen er et mål for reflektiviteten av platen. Delignifiseringsfaktoren har en tendens til å være mere noyaktig når bare en liten mengde lignin er tilstede i massen; dvs. mot slutten av blekeprosessen. Hvithetsfaktoren har en tendens til å være mindre noyaktig når massen er mork og reflektiviteten er lav.

I denne ansokningen betyr "vannopploselig alko-. hol" en som i en viss utstrekning er opploselig i vann. Mot denne bakgrunn kan man vurdere den foreliggende oppfinnelse. Et antall prover ble gjort for å bestemme om alkohol hadde noen virkning når cellulosemasse ble bleket med ozon.

En forste serie prover, tabell I, benyttet som råmateriale en kraftmasse som var bleket med klor og ekstrahert med natriumhydroksyd i fabrikken. I disse prover ble 20 g masse blandet med 2 1 vann for å fremstille en . masseoppslemming med en konsistens på 1%. Alkoholen ble tilsatt oppslemmingen og oppslemmingen deretter behandlet med ozon. Tabell II antyder den type alkohol som ble benyttet, mengden alkohol som ble tilsatt enten i ml eller som en prosentandel av den ovnstorkede massen, og deretter i gram, g/l eller mo1/1 i•flytende fase. Tabellen viser, også mengden ozon som ble tilsatt og forbrukt. Mengden ozon tilsatt er vist som en prosentandel av den ovnstorkede vekt av massen. Inngangs- og utgangs-^PBC og visko-sitet er også gitt i tabellen i de eksempler hvor denne informasjon var tilstede og likeledes Merediths effektivitetsfaktor. Merediths effektivitetsfaktor, E^, bestemmes av ligningen

En annen serie prover, tabell II, benyttet som

råmateriale en kraftmasse bleket med oksygen. I eksemplene 22 - 34 og 42 - 57, ble 2n 20 grams masse med en konsistens på 1% benyttet. Eksemplene 35 - 41 er prover fra et pilot-

anlegg. Massen hadde en konsistens på 0,55% i disse provo-ene. Provene har blitt plassert på en 2-liters basis for å kunne sammenlignes med eksemplene. Den annen informasjon er den samme som i tabell I.-

Noen av resultatene fra disse provene i tabell

I og tabell II er gitt i fig. 1 og..2.

I fig. 1 er Merediths effektivitetsfaktor helningen på kurven. Man kan se at helningen oker fra 6,5

når man ikke benytter noe tilsatsstoff til 11,1 når tilsatsstoffet benyttes.

Fig. 2 sammenligner Merediths effektivitetsfaktor med antall karbonatomer i alkoholkjeden. Man kan se at hoyére alkoholer gir en storre Meredith effektivitetsfaktor. Dette gjelder for normale, primære alkoholer. Merediths effektivitetsfaktor er mindre når hydroksylgruppen ikke er på sluttkarbonatomet i kjeden, som vist ved de to punkter under linjen.

Visse av provene ble undersokt med hensyn på hvithet. Resultatet av disse provene er gitt i tabell

III.

Flere eksperimenter ble utfort for å bestemme om temperaturen eller pH påvirket resultatet. Tabell IV gir resultatene for temperaturen. Det ble funnet at Merediths effektivitetsfaktor, når man benyttet en alkohol, var uavhengig av temperaturen. Tabell V beskriver resultatene ved å variere pH. Det ble påvist at Merediths effektivitetsfaktor forandres når pH forandres, og der er en definitiv forandring rundt pH 5 - 6. I disse eksperimenter ble 20 g masse i 2 liter vann bleket. I tempera-tureksperimentene var pH i oppslemmingen 3» Mengden butanol og ozon ef en prosentandel basert på ovnstorket vekt av massefiberen.

Fig. 3 er en kurve over data fra tabell V. Den stiplede linjen er utgangs-pH og den heltrukne linjen er gjennomsnitt av-den opprinnelige og den endelige pH. Den raske reduksjon i Merediths effektivitetsfaktor når systemet går fra sur til alkalisk pH, er klart påvist.

En annen eksperimentserie benyttet ozon alene som kontrollprove og sammenlignet disse resultatene med de man fikk når man benyttet ozon pluss butanol. Disse resultater er i tabell VI. I denne tabellen, er eksempel-et blitt justert til 2 liter vann for å tilsvare eksemplene forovrig..

Eksemplene 70, 71 og 72 bor sammenlignes siden blekt PBC i alle tre er 2,7. Man kan se at kontrollen krevde 1,81% ozon mens de to butanolbehandlede prover anvendte 1,01 og 1,03% ozon for å oppnå det samme PBC-nivå. Man kan også se at utgangsviskositeten i kontrollproven er mindre enn for de prover som benyttet butanol. Merediths effektivitetsfaktor i den behandlede prove er. også storre enn for kontrollproven.

Visse av provene ble deretter ekstrahert under anvendelse av natriumhydroksyd. Resultatene, er gitt.i tabell

VII.

Fra dette er det bestemt at mengden butanol som bor benyttes pr. liter flytende fase er fra 0,00001 -. 2,25 gram eller 0,0000001 - 0,03 mol, hvor det foretrukne området for butanol er fra 0,01 - 0,20 g eller 0,0001 - 0,0027 mol og den optimale mengde ligger omkring 0,05 g eller 0,007 mol og det optimale området fra 0,01 - 0,005 mol. Andre vannopploselige alkoholer kan benyttes i de samme, molare mengder. Normal alkohol betraktes som bedre enn forgrenet alkohol, men begge kan benyttes. Cykliske alkohler såsom f.eks. cykloheksanol kan også benyttes. En alkohol med en hydroksylradikal på slutten av karbonatomet synes å være mest effektiv, selv om alkoholer med hydroksylradikal plassert annensteds på kjeden også kan være effektive. Mettede alkoholer vil ikke reagere med ozon som umettede vil. Cykliske alkoholer vil opptre på samme måten som korresponderende alifatiske alkoholer. Polyhydriske alkoholer betraktes som å være mindre tilfredsstillende enn monohydriske alkoholer, selv om noen synes å oke viskositeten og fysiske egenskaper. De foretrukne alkoholer vannopploselige, med rett kjede, alifatiske og mettede.

Okningen i viskositeten man kan legge merke til

i noen av eksperimentene antyder at de fysiske egenskaper i massen - folding, riving, bristing etc. - også vil okes.

Selv om massen kan ha en hvilken som helst konsistens, er det foretrukket at massen har en konsistens på fra 0,01 - 4,9%. Den mest effektive konsistens betraktes å være i området 0,01 - ca. 0,7%, og fortrinnsvis rundt 0,37%. I dette området vil ozon være blandet med masse under anvendelse av en blandeenergi på 0,05 - 5 kW/m^ gass-formet oppslemming eller en overflatehastighet av ozon og bæregass på fra 60 - 1140 m/time. Overflatehastigheten er en gjennomsnittlig lineærhastighet av gassen gjennom reaktoren som om det var en tom reaktor. Den beregnes ved å dividere gassvolumet som forlater reaktoren med tverrsnit-tet av reaktoren. Ozon vil være tilstede i bæregassen som går inn i reaktoren i en mengde som tilsvarer .0,05 - 23%,. og fortrinnsvis 0,05 - 6%.

Et bleketrinn ved disse lave konsistenser er vist i blokkdiagrammet i fig. 4. Strommen av masse gjennom systemet er vist ved den doble linjen og strommen av vaskevann gjennom systemet ved den enkle linje. I denne diskusjonen vil en konsistens på fra 0,01 - ca. 0,7% i ozontrinnet bli benyttet.

Formålet med dette systemet er å isolere vannet som benyttes i ozonreaktoren fra vannet som benyttes i andre trinn slik at vann og alkohol kan recykleres og gjen-benyttes i ozontrinnet. Denne isolering kreves både på grunn av behovet for å gjenbruke en stor mengde vann som kreves for å opprettholde konsistensen i massen i området 0,01 - rundt 0,7%, fortrinnsvis rundt 0,37%, og for å opprettholde pH i opplosningen.

Et ozontrinn 10 er vist sammen med trinnene for og etter. Ingen spesiell type kjemikalium er antydet i' disse siste trinn.

I denne figuren skal man forst folge massen gjennom systemet og deretter folge vaskevannet gjennom systemet for å vise hvordan vaskevannet i ozontrinnet reduseres og isoleres fra resten av systemet.

Masseoppslemmingen 12 går inn i karet 20 i vaskeren 21 og massefibrene tas opp av trommelen 22, fores forbi vaskehodene som sproyter væske, vanligvis vann eller svakt filtrat, for å erstatte væsken i matten med ny væske, awaskes ved hjelp av vakuum og kommer frem som masse 23.

Hver av vaskerne i dette trinnet virker på samme måte. De er vakuumtrommelvaskere hvor vakuumtrommelen 22 roterer gjennom beholderen 20. Trommelen er dekket med en filterduk. Under roteringen gjennom masseoppslemmingen i karet vil vakuum trekke fibrene opp på filterduken og væske i karet gjennom fibrene og filterduken inn i det indre rorsystem i trommelen. Væsken eller filtratet fores gjennom et sentralt ror i trommelen til et ytre ror over i en lager- er forseglingstank som både holder filtratet og opp-rettholder vakuum i trommelen.

Konsistensen i massematten vil stort sett være konstant under bevegelsen på trommelen etter at massen har forlatt karet. Det fjernes så meget væske fra massematten ved hjelp av vakuum som vaskevæske tilsettes til matten. Denne væske som fjernes fores også inn i det indre rørsys-temet i trommelen. Det antas at vaskevæske vil erstatte væsken i matten, selv om det i praksis vil være noe bland-ing av væske i matten med vaskevæske og ikke en fullstendig erstatning. Konsistensen i oppslemmingen som går inn i karet 20 er vanligvis 1 - 1^%, og konsistensen i massen 23 som forlater trommelen er vanligvis 9 - 15%. Fibermat-ten fjernes fra trommelen ved hjelp av skraper, tråder eller andre innretninger. Disse renses for restfibre ved hjelp av en annen vaskeinnretning 24. En væskevasker er vist, selv om denne rengjoringen også kan foretas ved hjelp av luft.

Massematten 23 fores deretter inn i et trinn 27 hvor den blekes eller ekstraheres med passende kjemikalier. Kjemikaliene kan tilfores matten 23 på vaskeren eller i

et senere blandetrinn. Massen fortynnes vanligvis, varmes opp og lagres under denne behandling. Den behandlede masseoppslemming 28 fores deretter til karet 30 i vaskeren 31. For .den går inn i karet, fortynnes den igjen til en konsi—, stens på 1 - li%. Fortynningen finner vanligvis sted i lagring og mellom lagring og karet. Driften av vaskeren 31 tilsvarer vaskeren 21. Trommelen.er 32, med masse som ferdigbehandlet 33 og rengjoringsvaskeren er 34.

Massen 33 har igjen en konsistens på 9 - 15% og

må reduseres til en konsistens på 0,01 - ca. 0,7% for ozon-behandling. Den går inn i blanderen 35 hvor den blandes med en stor mengde vann for å redusere konsistensen til et passende nivå. Masseoppslemmingen 36 fores deretter gjen- . nom ozonreaktoren 37 hvor massen behandles med ozon. Den behandlede masse 38 går deretter inn i karet 40 i vaskeren 41 og tas opp av trommelen 42 av vaskehodene, og kommer frem som vasket masse 43. Den har igjen en konsistens på 9 - 15%. Rengjoringsvaskeren er 44.

Massen 43 behandles i et annet trinn 47 og den behandlede masse 48 fores til et kar 50 i vaskeren 51. Den fortynnes igjen til 1 - 1-J% for inngangen til karet. Trommelen i denne vasker er 52, den utgående masse 53 og rengjoringsvaskeren er 54.

Vaskevannet og filtratet i systemet fores i mot-strom slik at det kan gjennyttes i systemet. Det strom-

mer også på en slik måte at vaskevann som ble benyttes i trinnet 27 og 47 isoleres fra det som benyttes i ozontrinnet 37. Det antas at trinnene 27 og 47 er tilsvarende slik at deres filtrater kan slås sammen. Dette gjores ved å bruke to sett vaskehoder på vaskerne 31 og 41 slik at filtratet fra vaskeren 51 kan fores tilbake til dette trinnet

eller stromme inn i trinn 27.

Friskt prosessvann fra ledning 60 strommer både inn i vaskehodene 61 og inn i rengjoringsvaskeren 54 og endelig gjennom det indre ror i trommelen 52 og den ytre filtreringsledning 62 inn i forseglingstanken.eller lag-ringstanken 63. Filtratet i forseglingstanken kan benyttes for flere formål. Det kan benyttes for å fortynne massen 48 som går inn i karet 50. Ledningen 64 og pumpen 65 er for dette formål. Det kan benyttes for å fortynne massen i trinn 47. Ledningen 68 og pumpen 69 er for dette formål. Det kan benyttes for å vaske massematten i et forangående trinn. Ledningen 70 og pumpen 71 er for dette formål. Det kan bli- avlopsvann. Ledningen 72 er for dette formål.

Filtratet i ledningen 70 deles opp. En del går gjennom ledningen 93 til et sett vaskehoder 94 på filter-trommelen 42. Filtratet sproytes på matten like for massen 43 forlater matten. Dette filtratet eller vaskevæsken vil gå inn i massematten og en tilsvarende mengde væske vil fjernes fra matten som filtrat gjennom de indre ror i trommelen 42. En stor del av filtratet fra vaskehodene 94 vil imidlertid bli igjen i matten og fores med matten 43 tilbake inn i blekesystemet 47. Folgelig vil hoveddelen av filtratet fra vaskeren 41 komme fra det forangående ozontrinn, og en hoveddel av filtratet fra bleketrinnet 47 vil ikke være filtrat fra vaskeren 41, men vil bli'fort tilbake til bleketrinnet 47.

Resten av filtratet fra ledningen 70 fores gjennom ledningen 113 til enten vaskerne 31 eller 21.

Om filtratet i ledningen 113 vil bli benyttet som vaskevann på vaskeren 31 vil avhenge av graden av kontakt som tillates mellom ozontrirmfiltratet og filtratet fra trinn 47. Hvis der ikke skulle være noen kontakt, vil filtratet fra ledningen 113 gå til vaskeren 21 og friskt prosessvann fra ledningen 100 vil bli benyttet i vaskeren 31.

i ethvert tilfelle vil vaskevæsken bli fort gjen-

nom ledningen 100 til vaskehodene 101 og rengjoringsvaskeren 3.4. Vaskevæsken som fores gjennom vaskehodene 101 vil gå inn i massematten og en stort sett tilsvarende mengde væske vil bli fjernet fra massematten og fort inn i det indre rorsystem i trommelen 32 og fores ut som filtrat gjennom en ytre ledning 102 inn til forseglingstanken 103. Filtratet fra forseglingstanken 103 vil bli benyttet på samme måte som filtratet fra forseglingstanken 63. Ledning 104 og pumpen 105 vil fore det til massen 28 for å fortynne massen. Ledningen 108 og pumpen 109 vil fore det inn i bleketrinnet 127 og fortynne massen. Ledningen 110 og pumpen 111 vil fore det til vaskeren 21 for å vaske massen. Ledningen 112 vil fjerne det som avlbpsvann.

Filtratet i ledning 113 vil også bli fort til vaskehodene 121 og rengjoringsvaskeren 24 på vaskeren 21, og vil bli fjernet enten som filtrat gjennom ledningen 122

til forseglingstanken 123 eller som væske sammen med massen 23 inn i bleketrinnet 27. Filtratet fra vaskeren 21 vil også bestå av væske som går inn i masseoppslemmingen og væske fjernet fra massematten mens den er på trommelen 22. Fra forseglingstanken 123 vil filtratet bli fort gjennom ledningen 124 ved hjelp av pumpen 125 for å benyttes for å fortynne massen, gjennom ledningen 130 ved hjelp av pumpen 131 for å benyttes annensteds i prosessen eller gjennom ledningen 132 som avlopsvann.

I vaskeren 81 i ozontrinnet, vaskes massematten forst med friskt vann. Vannet tilsettes gjennom ledning 80 til vaskehodet 81. Vannet tilfores også til rengjbrings-vaskeren 84. Den annen vaskevæske tilfores gjennom vaskehodene 94. Under påfbring av vaskevann til massematten gjennom vaskehodene 81 og 94, vil man fjerne stort sett tilsvarende mengder væske fra massematten. Denne mengden vil bli fjernet som filtrat gjennom ledningen 82. I tillegg blir en stor del av væsken som går inn. i masseoppslemmingen fjernet som filtrat også. Dette filtratet går inn i forseglingstanken 83. Derfra fores filtratet gjennom led ningen 84 og pumpen 85 gjennom en varmeveksler 86 for å fjerne overskudd av varme fra systemet. Selv om temperaturen ikke har noen virkning på reaksjonen, er det normalt å drive ozonsystemer ved temperaturer under 50°C. Det er nodvendig å avkjble systemet for å drive ved disse temperaturer. Varmeveksleren 86 kan benyttes som én varme-kilde for andre strbmmer i systemet. F.eks. hvis trinnet 47 krever oppvarming, kan varmeveksleren 86 brukes for å oppvarme friskt prosessvann som fores gjennom ledningen 60.

Filtratet i ledningen 84 deles i to deler. Hoveddelen fores gjennom ledningen 88 inn i blanderen 35 hvor masseoppslemmingen fortynnes fra en konsistens på 9 - 15% til 0,01 - ca. 0,7%. Resten av filtratet fra ledningen 84 fores gjennom ledning 90 til vaskehodene 114, det annet sett vaskehoder på vaskeren 31. Filtratet eller vaskevæsken tilsettes massematten og en stort sett tilsvarende mengde væske fjernes fra massematten som filtrat fra vaskeren 31. Fblgelig vil en stor del av filtratet fra vaskeren 31 være fra det forangående trinn 27 eller 47, og

en stor del av filtratet fra ozontrinnet vil ikke forlate . vaskeren 31 som filtrat 31, men vil bli fort tilbake til ozontrinnet 37 sammen med massematten. Resten av filtratet kan fjernes som avlbp gjennom ledning 92. Denne mengden vil tilsvare mengden som tilsettes gjennom ledning 80.

Alkohol kan også tilsettes ozontrinnet på to steder, enten direkte inn i masseoppslemmingen 36 ved 115 eller inn i det recyklerte filtrat i ledningen 86 ved 116. Mesteparten av alkoholen som blir igjen i systemet vil bli gjenbrukt slik at bare tilstrekkelig tilsettes til å opprettholde alkoholen i systemet på det valgte nivå. - Mengden alkohol som tilsettes til systemet vil stort sett være mindre enn 10% av den totale alkoholmengde i systemet, og kan godt være under 5% av den totale mengde.

Filtratet vil også bli recyklert innenfor trinnet og isolert fra de omgivende trinn.. Formålet er å til-bakeholde en stor mengde væske, vann, som benyttes i trinnet, og redusere volumet av avlop som må behandles for det fjernes. Recyklering og isolering av filtratet innenfor trinnet reduserer også behovet for pH-justering. pH i ozontrinnet er sur - 1 - 7. pH i trinnene for og etter ozontrinnet, trinnene 27 og 47, vil vanligvis være alkalisk - 7 - 14. Ved å isolere ozontrinnet, er det mulig å redusere mengden alkalisk eller surt materiale som kreves for pH-justering, siden det alkaliske filtrat fra trinn 47 ikke behover å surgjores for det benyttes for å vaske massematten i vaskeren 41, og det sure filtrat fra ozontrinnet behover ikke gjores alkalisk for å benyttes for å vaske massematten på vaskeren 31. Dette er grunnene for isolering av et hvilket som helst ozontrinn som drives ved lav konsistens.

Denne isolasjonen tilveiebringes ved mengden vaskevæske som påfbres matten ved vaskerne for og etter dette trinnet, og ved fremgangsmåten for å påfbre vaskevæsken. Konsistensen av massen i matten på trommelen 32 vil vanligvis være mellom 9 og 15%. F.eks. ved en 12^% konsistens i massematten, vil den inneholde 7 tonn vann for hvert tonn masse, og ved en 10% konsistens vil den inneholde .9 tonn vann for hvert tonn masse. Mengden vaskevæske som påfbres av vaskehodene 101 og 114 bor minst tilsvare mengden væske i massematten slik at mengde væske som tilsvarer væsken som opprinnelig var i massematten, vil bli fjernet fra matten. Hvis vaskevæsken som tilfores av vaskehodene 101 ikke er nbytral, er det et annet krav. Mengden vaskevæske som påfbres ved hjelp av vaskehodene 114, bor tilsvare mengden væske i matten slik at en mengde væske som stort sett tilsvarer mengden væske i matten for vaskehodene 114 vil ble fjernet fra matten.

Det samme flytmbnster har man også i vaskeren 41.. Igjen vil konsistensen av massen i matten på trommelen 42 være 9 - 15%. Overskudd av vann i masseoppslemmingen 38 på grunn av lav konsistens ville ikke bli fort av matten over trommelen 42, men vil bli trukket direkte inn i trommelen 42 fra karet 40 og fores bort gjennom ledning 82. En mengde væske i matten som stort sett tilsvarer mengden vaskevæske som tilsettes ved hjelp av vaskehodene 81 og 94, vil fjernes fra matten og fores bort som filtrat. Mengden vaskevæske som tilsettes ved hjelp av vaskehodene

81 og 94 bor tilsvare mengden væske-i matten.

Vaskerne 31 og 41 viser henholdsvis avløpsled-ningen 112 og 92. Hvis en del av filtratet fjernes som avlop, må en tilsvarende mengde væske tilsettes som vaskevæske i vaskeren. Denne tilfores gjennom et forste sett vaskehoder, vaskehodene 101 i vaskeren 31 og vaskehodene 81 i vaskeren 41.

De forskjellige ledninger som bringer prosess-kjemikalier til systemet er i den ovre del av figuren. Ledning 140 forer prosessvann til ledningene 60, 80, 100 og 120. Ledningen 141 forer kjemikalier til ledningen 150 for bruk i trinn 47 og ledningen 142 forer kjemikalier til ledningen 151 for bruk i trinn 27. Hvis kjemikaliene er

de samme, vil den samme ledning forsyne begge trinn. Ledningen 143 bringer ozon til ledningen 152 for bruk i ozontrinnet 37 og ledningen 144 bringer alkohol til ledningen 153 for bruk i ozontrinnet.

Som et ekstremt tilfelle bor der være mulighet for minst to fullstendige forandringer av væske i massematten i tromlene 32 og 42. I dette systemet, bor mengden vaskevæske som tilsettes av det forste sett hoder 101 og 81 tilsvare eller overgå mengden væske i matten og mengden vaskevæske tilsatt ved hjelp av vaskehodene 114 og 94 for å tilsvare mengden væske i matten som forlater vaskeren.

I det annet ekstreme tilfellet er der mulighet for en full-, stendig forandring av væske i massematten på tromlene 32 og 42. I dette tilfelle, bor vaskevæsken fra vaskehodene 101 og 81 være noytral,,og mengden vaskevæske som tilsettes av vaskehodene 101 og 114 bor tilsvare mengden væske i massematten når den forlater vaskeren, og mengden vaskevæske som tilsettes ved hjelp av vaskehodene 81 og 94 bor tilsvare mengden væske i massematten som forlater vaskeren.

Der er flere mulige modifikasjoner i denne prosessen og disse er illustrert i fig. 5. For det forste kan et par vaskere benyttes i stedet;for en enkelt vasker, som vist ved vaskerne 201 og 211 som erstatter vaskeren 31 i fig. 4. For det annet er der.-noen kjemikalieover-gang siden dette er et totalt motstromssystem hvor avlop fjernes fra bare den forste vaskeren.

For å forenkle denne diskusjonen, skal man huske at mengden væske i en massematte på en filtertrommel stort sett vil være konstant slik at mengden vaskevæske som tilsettes til massematten ved hjelp av vaskehodet, stort sett vil tilsvare mengden væske som fjernes fra massematten som filtrat. Man skal også huske at masseoppslemmingen normalt vil gå inn i karet i en vasker med: en konsistens på ca. 1 - l-g-%, og massematten vil forlate vaskeren med en konsistens på rundt 9 - 15%.

Vi vil også anta i dette systemet- at trinnene 188 og 228 vil være alkaliske og at ozontrinnet 216 er surt, og at ozontrinnet drives ved en konsistens på 0,01 - ca. 0,7%.

I dette systemet, kommer en masseoppslemming 170 inn i karet 180 i vaskeren 181 og fores av trommelen 182 forbi vaskehodene 321 og massematten 183 fjernes fra trommelen 182. Rengjoringsvaskeren er 184. For massen forlater vasketrommelen, behandles den med natriumhydroksyd • ved 185 for å justere pH til et nivå som passer for den etterfølgende behandling. Massen 183 fores deretter til behandling . 188. I denne behandlingen kan den oppvarmes med damp til en passende temperatur for behandlingen, fortynnes den med filtrat til en passende konsistens for behandlingen, blandes med kjemikaliene og lagres en tid som passer for behandlingen.

Etter behandlingen fores masseoppslemmingen 189 til siktene 190. For siktingstrinnet, fortynnes oppslemmingen til en konsistens på 1 - 2%. Siktene fjerner de storre fiberbunter og knuter ved. 191. Den siktede oppslemming 192 fores deretter til karet 200 i vaskeren 201. Trom-, melen 202 i vaskeren 201 forer massematten forbi vaskehodene 301 og massematten 203 fjernes fra trommelen. Rengjoringsvaskeren er 204.

Massen går inn i tanken 210 i den annen vasker 211 i denne.serien. Trommelen 212 i vaskeren forer deretter massematten forbi to sett vaskehoder. Rengjoringsvaskeren er 214. For massematten 213 forlater trommelen, behandles den med syre ved 215 for å justere pH i matten for ozonbehandlingen. Massen 213 fortynnes deretter til en konsistens på fra 0,01 - ca. 7% i blanderen 216, og lavkon-sistensmasseoppslemmingen 217. behandles med ozon ved 218. Den behandlede masse 219 går inn i karet 220 i vaskeren

221 og. trommelen 222 forer massematten forbi en oppsplit-tet serie vaskehoder og matten 223 fores fra trommelen. Rengjoringsvaskeren er 224. For matten 223 forlater trommelen, behandles den med alkali ved 225 for.å justere pH.

Matten 223 fores til behandling 228. Igjen kan temperaturen i matten heves, konsistensen i massen.kan senkes, og den behandlede masse lagres i en passende tids-periode. Den behandlede.masseoppslemming 229 fortynnes og fores til karet 230 i sluttvaskeren 231. Trommelen 232 forer massen forbi vaskehodet 241 og massen forlater vaskeren som massematte 233. Igjen er rengjoringsvaskeren 234.

Alkali tilsettes ved 185 og 225 i en mengde tilstrekkelig for et ekstraks.jonstrinn som vil være i overskudd av den vanlige pH-justering. I dette tilfelle vil det natriumhydroksyd som benyttes vanligvis være fra 0,5 - 5% basert på den ovnstorre vekt av massen.

Filtratet strommer mot strommen av massen gjennom systemet. Friskt prosessvann gjennom ledningen 240 sprbytes på massen ved 241. Filtratet fra vaskeren 231

går ut gjennom ledningen 242 inn i forseglingstanken 243

og deles deretter opp. En del av filtratet benyttes for

å fortynne oppslemmingen som kommer ..inn i karet 230. Denne delen fores gjennom ledningen 244 ved hjelp av pumpen 2.45. En del av filtratet benyttes for.å vaske massematten på vaskerne 221 og 201. Denne del fores gjennom ledningen 250 ved hjelp av pumpen 251.

Filtratet i ledningen 250 deles opp også, hvor

en del benyttes som vaskevæske på vaskeren 221 gjennom ledningen 253 og det annet sett vaskehoder 254, og en del benyttes på vaskeren 201 gjennom ledningene 293 og 300 og vaskehodene 301. Friskt vann tilfores også massematten på trommelen 222 gjennom ledningen 260 og det forste sett vaskehoder 261.

Filtratet fra vaskeren 221 fores gjennom filtrat-ledningen 262 til forseglingstanken 263 og fores deretter ved hjelp av ledningen 264 og pumpen 265 gjennom varmeveksleren 266. Varmeveksleren 266 benyttes for å oppvarme inn-kommende vannstrom såsom den som kommer i ledningen 240.

Filtratet i ledning 264 deles, og.en hoveddel

går gjennom ledningen 268 til blanderen 216 og en mindre del fores gjennom ledningen 270 til et annet vaskehode-sett 274 på vaskeren 211. Friskt vann tilfores også matten gjennom ledningen 280 og det forste sett vaskehoder 281.

Filtratet forlater vaskeren 211 gjennom ledningen 282 til forseglingstanken 283 og deles derfra, slik at én del fortynner massen 203 som går inn i vaskekaret 210. Dette filtrat fores gjennom ledningen 284 ved hjelp av pumpen 285. Resten av filtratet fores gjennom ledningen 290 ved hjelp av pumpen 291 til vaskehodene 301 på vaskeren 201. Det slås sammen med filtratet fra ledningene .293

og 300.

Filtratet fra vaskeren 201 fores gjennom ledningen 302 til forseglingstanken 303. Dette filtratet benyttes for å fortynne masseoppslemmingen som går inn i tanken 200. Dette gjores gjennom ledningen 304 ved hjelp av pumpen 305. Den benyttes også for å fortynne masseoppselmmingen 189 som går inn på siktene 190. Dette er gjennom ledningen 308 og pumpen 309. Resten tilfores til vaskehodene 321 på vaskeren 181. Det fores gjennom ledningen 310 ved hjelp av pumpen 311 til ledningen 320.

Filtratet fra vaskeren 181 fores gjennom ledningen 322 til forseglingstanken 323 og benyttes både for å fortynne massen 170 som går inn i karet gjennom ledningen 324 og pumpen 325 og fores til avlopsbehandling gjennom ledningen 332.

Ledningene som bringer kjemikalier til systemet er også vist i den ovre del av tegningen. Ledningen 340 bringer friskt prosessvann til ledningene 240, 260 og. 280. Ledningen 341 bringer syre til ledningen 215• Ledningen 342 bringer alkali til ledningene 185 og 225. Ledningen 343 bringer kjemikalier til ledningen 344 for trinn 228. Ledningen 345 forer kjemikalier til ledningen 346 for be-handlings trinn 188. Ledningen 347 forer ozon til ledningen 348 for bruk i behandlingstrinnet 218 og ledningen 349 forer alkohol til ledningen 350 for tilsats til massematten 217 ved 351, eller til fortynningsvannet i ledningen 268 ved 352.

De noyaktige mengder friskt vann vil avhenge av den spesifikke konfigurasjon i fabrikken. Man kan imidlertid gjore visse generaliseringer. Friskt vann deles stort sett i tre like mengder som tilsettes i ledningene 240,

260 og 280. Desto storre mengde friskt vann som "tilsettes, desto mindre faste stoffer vil det være i den. recyklerte oppslemming. Omtrent alt filtrat fra ledning 250 vil. tilfores vaskeren 221 og bare en liten del vil fores til vaskeren 201. På grunn av de mengder vann som benyttes, vil vanligvis vann som tilsettes vaskehodene 241 ikke tilsvare mengden væske i matten i trommelen 232, slik at noe kjemikalier vil bli fort ut sammen medmatten. Mengden vaskevæske som tilsettes ved vaskeren 221 gjennom vaskehodene 261 og 254 vil tilsvare eller overstige væsken i massematten, og vaskevæsken som tilsettes ved vaskerne 181, 201 og 211 vil normalt overstige væsken i massematten.

Som et eksempel, i et system hvor massen forlater hver av vaskerne med en konsistens på 12%, vil mengden friskt vann tilsatt pr. metrisk tonn masse ved hjelp av massevaskehodet 241, være 4 metriske tonn, og ved vaskehodene 261 og 281, 3 metriske tonn. Mengden filtrat fra vaskeren 231 vil være 8 metriske tonn pr. metrisk tonn masse, og av disse vil 4 "bli tilfort av vaskehodene 254 og 4 bli tilfort av vaskehodene 301. Mengden filtrat som tilfores vaskehodene 274 vil være 7 metriske tonn pr. metrisk tonn masse. Mengden vaskevæske som tilfores vaskehodet 301 vil være 10,7 metriske tonn pr. metrisk tonn masse.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for bleking av cellulosefibre med ozon, karakterisert ved at man omsetter de nevnte fibre og ozon i nærvær av en flytende fase som omfatter vann og en vannoppldselig alkohol i én mengde i området 0,0000001 - 0,03 mol pr. li.ter nevnte væskefase.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert vedat nevnte alkohol foreligger i en mengde i området fra 0,0001 - 0,003 mol pr. liter av nevnte væskefase .

3. Fremgangsmåte ifb'lge krav. 1, karakterisert ved at nevnte alkohol foreligger i en mengde i området 0,01 - 0,005 mol pr. liter av nevnte væskefase.

4. Fremgangsmåte ifolge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at nevnte alkohol er mettet.

5. Fremgangsmåte ifolge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at nevnte alkohol er en ali-fatisk alkohol.

6. Fremgangsmåte ifolge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at nevnte alkohol er cyklisk.

7. Fremgangsmåte ifolge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at nevnte alkohol har en hydroksylgruppe på et sluttkarbonatom.