NO821525L - PROCEDURE FOR CHEMICAL PREPARATION OF CELLULOSE. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved bleking av kjemisk fremstilt cellulose. The present invention relates to a method for bleaching chemically produced cellulose.

Med kjemisk fremstilt cellulose menes en cellulose som er fremstilt ut fra oppfliset trevirke gjennom koking med alkali eller syre, som regel i NaOH, Na2S og Na2C03 på den ene side eller kalsium- eller magnesium eller natrium- eller ammonium-bisulfitløsning på den annen side. Herunder opp-løses trevirkets ligniner og karbohydrater hvilke skilles fra cellulosen ved vasking. Avlutene oppkonsentreres til 50 til 60 % faststoffinnhold og brennes. Gjennom forbren-ningen kan en.del av prosessen energibehov dekkes. By chemically produced cellulose is meant a cellulose produced from chipped wood by boiling with alkali or acid, usually in NaOH, Na2S and Na2C03 on the one hand or calcium or magnesium or sodium or ammonium bisulphite solution on the other. Here, the wood's lignins and carbohydrates are dissolved, which are separated from the cellulose by washing. The liquors are concentrated to 50 to 60% solids content and burned. Part of the process's energy needs can be met through combustion.

Lignininnholdet til cellulosen som i koking- i stor grad blir befridd for lignin må likevel for fremstilling av høyverdig, trefritt papir senkes ytterligere. Dette skjer gjennom bleking hvorunder resten av ligninet overføres i vann- og/ eller alkaliløslige forbindelser og stoffet får en lysere farge. The lignin content of the cellulose, which is largely freed of lignin during cooking, must nevertheless be further lowered for the production of high-quality, wood-free paper. This takes place through bleaching, during which the rest of the lignin is transferred into water- and/or alkali-soluble compounds and the fabric acquires a lighter colour.

Hittil var det vanlig å behandle cellulosen i et første bleketrinn med en konsistens på ca. 3 % med en vandig klor-løsning. Kloreringen utføres i en reaktor hvori suspensjonen forblir ca. 30 til 60 minutter. Derved reagerer kloret med resten av ligninet, som derpå ekstraheres med en NaOH. Den nesten ligninfri relativt mørke fibermassen blekes med hypo-klorit, klordioksyd eller peroksyd ved ca. 10 % stoffden-sitet, høyere temperaturer og oppholdstider på flere timer pr. bleketrinn og delvis mellomkoblet alkali-ekstraksjoner til et salgbart halvfabrikata. En ulempe ved denne kjente fremgangsmåte er at man får klorholdig avløpsvann som er belastet med organiske substanser med høyt BSB (biologisk oksygenbehov) samt meget tungt biologisk nedbrytbare stoffer så som klorerte fenoler. På grunn av den høye korrosjons-evnen kan slike avluter ikke inndampes under økonomisk for-svarlige betingelser og forbrennes. Until now, it was common to process the cellulose in a first bleaching step with a consistency of approx. 3% with an aqueous chlorine solution. The chlorination is carried out in a reactor in which the suspension remains approx. 30 to 60 minutes. The chlorine thereby reacts with the rest of the lignin, which is then extracted with NaOH. The almost lignin-free, relatively dark fiber mass is bleached with hypochlorite, chlorine dioxide or peroxide at approx. 10% material density, higher temperatures and residence times of several hours per bleaching step and partly intermediate alkali extractions to a salable semi-finished product. A disadvantage of this known method is that you get chlorine-containing waste water which is loaded with organic substances with a high BOD (biological oxygen demand) as well as very difficult biodegradable substances such as chlorinated phenols. Due to the high corrosion potential, such effluents cannot be evaporated under economically responsible conditions and incinerated.

Det er også mulig å anvende peroksyd eller oksygen i stedet for klor. Anvendelsen må imidlertid finne sted i nærvær av alkali, hvor igjennom det i de følgende bleketrinn eller ved kjemikalie-gjenvinningen oppstår vanskeligheter dersom det dreier seg om sulfitcellulose som ble fremstilt med kalsium eller magnesium som base. Dessuten kan restdelignifiser-ingen av teknologiske grunner ikke gjennomføres så langt det ville være ønskelig. Det er allerede overveiet å anvende ozon som blekemiddel fordi man kunne vente en reduksjon av miljøbelastningen gjennom avvannet. Ozonblekingen kunne imidlertid ikke slå igjennom fordi det spesielt ved sulfatcellulose.r ikke lyktes å senke ozonforbruket til en økonomisk forsvarlig målestokk og fordi det videre ikke lyktes å bleke de to. vanlige arter av kjemisk fremstilt cellulose, nemlig sulfit- og sulfatcellulose med like godt resultat. It is also possible to use peroxide or oxygen instead of chlorine. The application must, however, take place in the presence of alkali, which causes difficulties in the following bleaching steps or during chemical recycling if it is a question of sulphite cellulose that was produced with calcium or magnesium as a base. Furthermore, for technological reasons, residual delignification cannot be carried out as far as would be desirable. It has already been considered to use ozone as a bleaching agent because one could expect a reduction of the environmental burden through the waste water. Ozone bleaching, however, could not be successful because it was not possible to reduce the ozone consumption to an economically justifiable scale, especially in the case of sulphate cellulose, and because it was also not possible to bleach the two. common species of chemically produced cellulose, namely sulphite and sulphate cellulose with equally good results.

Oppgaven for foreliggende oppfinnelse var nå å tilveiebringe en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art slik at en. forbedring av blekeprosessen oppnås med hensyn til miljø-belastningen. Derunder har det vist seg at i tillegg til det tilstrebede, resultat reduseres også arbeidet varighet og det operative oppbud ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen betydelig. The task for the present invention was now to provide a method of the nature mentioned at the outset so that a. improvement of the bleaching process is achieved with regard to the environmental impact. Below, it has been shown that in addition to the desired result, the duration of the work and the operational costs of the method according to the invention are also significantly reduced.

Den nevnte oppgave løser fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på overraskende enkel og økonomisk måte ved at cellulosen mens den underkastes en defibreringsoperasjon eller deretter behandles med nitrogenoksyder eller også saltpetersyre og ozon. På denne måte er det mulig å delignifisere begge typer av celluloser - sulfit- og sulfatcellulose. Anvendelsen av middelet nitrogenoksyd eller saltpetersyre og ozon lar seg tilpasse de foreliggende omstendigheter. Således kan f.eks. sulfatcellulosen behandles i et første trinn med nitrogenoksyd eller saltpetersyre og i et andre trinn med ozon, hvorunder man ved optimal dosering av middelet og hensikts-messig tilførsel kan arbeide meget økonomisk. Det er også mulig å utføre en alkali-ekstraksjon av cellulosen mellom de to behandlingstrinn, slik at ozonet bare må bleke lignin-rester som blir tilbake etter dette. Ligninet som er an-grepet i ozonbehandlingstrinnet er vannløslig. The above-mentioned task is solved by the method according to the invention in a surprisingly simple and economical way in that the cellulose is subjected to a defibration operation or is then treated with nitrogen oxides or also nitric acid and ozone. In this way, it is possible to delignify both types of cellulose - sulphite and sulphate cellulose. The use of the agent nitric oxide or nitric acid and ozone can be adapted to the present circumstances. Thus, e.g. the sulfated cellulose is treated in a first step with nitric oxide or nitric acid and in a second step with ozone, during which one can work very economically with optimal dosing of the agent and appropriate supply. It is also possible to carry out an alkali extraction of the cellulose between the two treatment steps, so that the ozone only has to bleach lignin residues that remain after this. The lignin that is attacked in the ozone treatment step is water-soluble.

Dersom foreliggende cellulose er. egnet for dette kan be-handlingen foretas med nitrogenoksyd og ozon samtidig. If the present cellulose is. suitable for this, the treatment can be carried out with nitrogen oxide and ozone at the same time.

Også andre varianter av fremgangsmåteutførelsen er tenkelige, f.eks. på den måte at det etter en første nitrogenoksyd-eller saltpetersyrebehandling følger en andre kombinert nitrogenoksyd-ozonbehandling og - eventuelt etter en alkali-ekstraksjon - behandler man videre med ozon. Other variants of the method implementation are also conceivable, e.g. in such a way that after a first nitric oxide or nitric acid treatment, a second combined nitric oxide-ozone treatment follows and - possibly after an alkali extraction - further treatment with ozone.

Anvendelsen av nitrogenoksydet som for eksempel reduseres meget ved sulfitcelluloser eller helt unngås, belaster ikke økonomien ved fremgangsmåten i nevneverdig grad fordi nitrogenoksyder kan kjøpes eller fremstilles billig. The use of nitrogen oxide, which is, for example, greatly reduced with sulphite celluloses or completely avoided, does not burden the economics of the process to a significant extent because nitrogen oxides can be bought or produced cheaply.

Mens det dannede avløpsvann hittil ved den konvensjonelle bleking tilføres forstrømmen uten klaring, kunne ved an-vendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen avlutene tilføres i det generelle avlut-kretsløp og til slutt forbrennes. While the waste water produced until now in the case of conventional bleaching is supplied to the pre-flow without clarification, by using the method according to the invention the effluents could be fed into the general effluent circuit and finally incinerated.

Innretningene som anvendes for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er enkle. For blanding av nitrogenoksyd og ozon med cellulose under samtidig defibrering kan det anvendes en egnet rafinør som er utstyrt med tilførsels-anordninger for den aktuelle gass eller gassblanding. Når flere tilblandinger er nødvendige eller tilrådelige, kan en vifte anvendes som blandingsaggregat så snart fibrene er tilstrekkelig oppsluttet, hvilken sørger for videre trans-port av stoffet idet gasstilførselen skjer i vifteløpsområdet. The devices used for carrying out the method according to the invention are simple. For mixing nitrogen oxide and ozone with cellulose during simultaneous defibration, a suitable refiner can be used which is equipped with supply devices for the relevant gas or gas mixture. When more admixtures are necessary or advisable, a fan can be used as a mixing unit as soon as the fibers are sufficiently mixed up, which ensures further transport of the material as the gas supply takes place in the fan run area.

Fremgangsmåten anskueliggjøres gjennom det følgende eksempel: I et første trinn bringes 2 % nitrogenoksyd ved romtemperatur eller også ved høyere temperatur til å innvirke på en grantre-cellulose med kappatall på ca. 30, mens dette, går gjennom The procedure is illustrated through the following example: In a first step, 2% nitrogen oxide at room temperature or also at a higher temperature is brought to act on a spruce wood cellulose with a kappa number of approx. 30, while this, goes through

en rafinør. Cellulosens konsistens kan i dette behandl.ings-trinn ligge mellom 10 og 50 %, fortrinnsvis ved 35 %. Herigjennom nedbrytes det restlignin som fortsatt er til stede etter kokingen så langt at det ved senere vask delvis a refiner. The consistency of the cellulose in this treatment step can be between 10 and 50%, preferably at 35%. As a result, the residual lignin that is still present after boiling is broken down to such an extent that it partially breaks down during later washing

med vann, men helst med en vandig alkaliløsning kan fjernes.Cellulosens kåppatall reduseres derved med ca. 15 enheter. På den etterfølgende behandling av den meget konsentrerte cellulose med ozon reagerer det fortsatt tilstedeværende restlignin i likhet med sulfitligninet slik at hvithets-graden til cellulosen bare øker med 20-25 hvithetsgrad-punkter ved tilførsel av bare 1 % ozon ved romtemperatur. Etter en vask av cellulosen uten ytterligere kjemikalier ligger cellulosens kåppatall under 5. Sluttblekingen til høyeste hvithetsgrad kan om nødvendig utføres med små mengder konvensjonelle blekemidler. can be removed with water, but preferably with an aqueous alkali solution. The cellulose's coat number is thereby reduced by approx. 15 units. On the subsequent treatment of the highly concentrated cellulose with ozone, the still present residual lignin reacts in the same way as the sulphite lignin so that the whiteness of the cellulose only increases by 20-25 whiteness points when only 1% ozone is added at room temperature. After washing the cellulose without additional chemicals, the cellulose's coat number is below 5. The final bleaching to the highest degree of whiteness can be carried out if necessary with small amounts of conventional bleaching agents.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved bleking av kjemisk fremstilt cellulose, karakterisert ved at cellulosen mens den gjennomgår en defibreringsoperasjon eller deretter behandles med nitrogenoksyd eller saltpetersyre på den ene side og ozon på den annen side.1. Method for bleaching chemically produced cellulose, characterized in that the cellulose, while undergoing a defibration operation or is subsequently treated with nitrogen oxide or nitric acid on the one hand and ozone on the other. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 karakter i*-sert ved at cellulosen i et første trinn behandles med nitrogenoksyd eller saltpetersyre og i et andre trinn med ozon.2. Method according to claim 1 characterized in that the cellulose is treated in a first step with nitric oxide or nitric acid and in a second step with ozone. 3. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 og 2, karakterisert ved at cellulosen mellom de to behandlingstrinn underkastes en alkaliekstraksjon. .3. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the cellulose between the two treatment steps are subjected to an alkali extraction. . 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at cellulosen samtidig behandles med nitrogenoksyd og ozon.4. Method according to claim 1, characterized in that the cellulose is simultaneously treated with nitrogen oxide and ozone.