SE516030C2 - Regenerering av en gasblandning från ett ozonbleksteg - Google Patents

Description

20 25 30 35 516 030 återföras till en oxygenförbrukare eller ledas till en ozongenerator och därefter till en ozonförbrukare. Detta dokument går inte in på problemet med koldioxid i den använda gasblandningen. Regenereringen syftar främst till att reducera mängden kolväteföreningar, framförallt metangas.

EP-A-526 383 visar på ett förfarande i vilket en gas med hög oxygenhalt matas till en ozongenerator, varvid en ozonrik oxygengas alstras, med en ozonkoncentration av ca 6 vikt - %.

Denna gas används för blekning av cellulosamassa, varefter man erhåller en använd gas med föroreningar, bland annat en relativt stor andel koldioxid. Den använda gasen regenereras genom att åtminstone en del av koldioxiden avlägsnas. Den regenererade gasen kan sedan användas på nytt och EP-A-526 383 föreslår att den blandas med ny oxygengas och matas tillbaka till ozongeneratorn.

WO-A-8 804 706 visar ett sätt att tvätta alkalisk massa med hjälp av koldioxid, vilken tillförs tvättvattnet före eller i själva tvättsteget. Genom denna tillsats av koldioxid kan man sänka pH-värdet och effektivisera tvättningen på så sätt att mindre vattenmängder förbrukas. Tillsatsen av koldioxid, som överförs till karbonatjoner, ökar uttvättningen av organiska ämnen (COD) och alkali ur massan. Koldioxiden tas från en yttre källa.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning har till ändamål att på ett bättre sätt ta till vara och nyttiggöra använda gasblandningar i massabehandlingsprocessen och således effektivisera behandlingen av cellulosamassan.

Detta ändamål uppnås med den i patentkravets 1 kännetecknande del föreslagna åtgärden.

Iiooø 10 15 20 25 30 35 516 0-50 Med den uppfinningsenliga åtgärden att avlägsna koldioxiden ur den använda syrgasblandningen torde dennas oxygenhalt kunna höjas och den regenererade gasblandningen bör därför vara bättre lämpad att utnyttjas i ett oxygendelignifieringssteg eller något annat processteg där massan behandlas med oxygen, exempelvis ett peroxidbleksteg eller ett extraktionssteg. Tack vare den höga oxygenkoncentrationen minskas sannolikheten för kanalbildning i en uppåtgående massaström eftersom mängden gas kan hållas lägre. Vidare blir partialtrycket för oxygen högre vid oförändrat totaltryck. Således kommer oxygenet på ett bättre sätt i kontakt med cellulosamassan och dess verkan vid exempelvis oxygendelignifieringen blir högre.

En ytterligare fördel uppnås därigenom att i exempelvis ett oxygendelignifieringssteg kan den initialt höga halten av alkali hållas nere, eftersom koldioxiden som är en alkaliförbrukare nu är avlägsnad från syrgasen. Det är av största betydelse för massakvaliteten att den högsta alkalihalten, dvs den initiala, kan hållas på en låg nivå eftersom alkalien reagerar inte bara med ligninet utan också bryter ner cellulosa.

En fördel med den uppfinningsenliga lösningen är också att kostnaden för alkali för neutralisationen kan hållas nere, när den relativt billiga svagluten används för att avlägsna koldioxiden.

När koldioxid avlägsnas med tvättvatten uppnås vidare den fördelen att den vid ozonblekningen bildade koldioxiden kan uttnyttjas i massabehandlingen. Koldioxiden sänker pH i tvättsteget och åstadkommer den eftersträvade borttagningen av COD och alkali, främst natrium. Därmed behöver man inte tillföra massatvätten någon koldioxid från en yttre källa.

Iloco 10 15 20 25 30 35 516 050 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att förklaras närmare med hjälp av olika föredragna utföringsexempel som illustreras i figurerna 1 till 4.

Figur 1 visar ett schematiskt flödesdiagram, varvid vitlut används för att avlägsna koldioxid.

Figur 2 visar ett schematiskt flödesdiagram, varvid svaglut används för att avlägsna koldioxid.

Figur 3 visar ett schematiskt flödesdiagram, varvid oxiderad vitlut används för att avlägsna koldioxid.

Figur 4 visar ett schematiskt flödesdiagram, massatvättvatten används för att avlägsna koldioxid. varvid DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN Enligt de olika utföringsexemplen av uppfinningen matas flis in i en massakokare 1 tillsammans med de alkaliska ämnena i vitlut såsom natriumhydrioxid och vätesulfid. Massan m kan sedan tvättas i ett tvättsteg 2 innan den matas in i oxygendelignifieringssteget 3. Den delignifierade massan m tvättas i ett tvättsteg 4 till vilket koldioxid tillförs för att ge önskat tvättresultat. Massan m bleks därefter i ett ozonbleksteg 5, till vilket en syrgasblandning av ozon och oxygen förs in med- eller motströms mot cellulosamassan i en blekreaktor. Efter ozonblekning kan massan matas vidare till ytterligare tvättsteg (ej visat) och bleksteg 7, exempelvis för peroxidblekning, eller ett extraktionssteg. Syrgasblandningen för ozonblekningen kan exempelvis närmast komma från en ozongenerator 6 där en del av oxygenet omvandlas till ozon, exempelvis innehåller syrgasblandningen 5 till 20 viktsprocent ozon. Oxygenet som förs till ozongeneratorn 6 kan exempelvis tas in utifrån och ha en mycket hög koncentration, dvs närmare 100%, eller framställas i en anläggning på platsen, varvid koncentrationen exempelvis kan uppgå till ca 90 till 96%. När syrgasblandningen har förts i :Oval 10 15 20 25 30 35 516 030 genom blekreaktorn 5 har det mesta av ozonet förbrukats, dvs reagerat med andra ämnen och bildat en betydande del koldioxid. Den använda gasblandningen kan innehålla exempelvis ca 90 % oxygen, ca 5 % koldioxid, restmängder av ozon och, till viss del beroende på den ingående gasblandningens kvalitet och massans luft- eller gasinnehåll, mindre mängder kväve och exempelvis argon.

Efter ozonblekningen förs den använda gasblandningen till anordningen 9 för avlägsnande av koldioxiden, varvid denna får reagera med alkali och bilda vätekarbonat, karbonat eller bägge beroende på pH- värdet. Eventuellt befrias den använda gasblandning också från restozon i en ozondestruktor 8.

Den regenerade och från koldioxid befriade gasblandningen har således en relativt hög oxygenkoncentration och kan sedan användas vidare i massabehandlingsprocessen, och tillföras oxygendelignifieringssteget 3 och det ytterligare bleksteget 7.

Vidare kan det finnas en kemikalieåtervinningscykel 12 och en reaktor 11 för bildande av oxiderad vitlut genom tillförsel av luft eller syre vid 13. Varje enskilt i utföringsexemplen schematiskt visade processteg kan innefatta flera efter varandra följande steg. Exempelvis kan tvättsteget 4 bestå av flera successiva steg där tvättvattnet leds motströms massan från steg till steg.

Varje steg kan innehålla flera delar såsom, mixer reaktor och gas/massaseparator. Med uttrycket gasblandning skall även innefattas en gasblandning som består av väsentligen en gas. "rin 1 Vid ett första utföringsexempel, se fig. 1, av uppfinningen förs en syrgasblandning av ozon och oxygen, och cellulosamassa till blekreaktorn 5. Därefter förs den använda gasblandningen till en skrubber 9 till vilken också vitlut tillförs vid 10. På grund av vitlutens alkalier avlägsnas i gasblandningen befintlig koldioxid som överförs till vätekarbonat och/eller karbonat. Den på så sätt regenerade gasen har en hög oxygenhalt och tillförs sedan oxygendelignifieringssteget 3. Den regenererade gasblandningen anno: 10 15 20 25 30 35 516 050 sfirza; rus. :-= -: 6 kan också tillföras peroxidbleksteget eller extraktionssteget 7.

Företrädesvis tillförs skrubbern 9 bara så mycket vitlut som åtgår för att avlägsna all koldioxid. Lutresterna tas därefter hand om på sedvanligt vis i kemikalieåtervinningen 12. Om mer vitlut tillförs kan den använda vitluten också föras till delignifieringssteget och/eller peroxidbleksteget eller extraktionssteget.

Enligt detta utföringsexempel kan man förutom koldioxidborttagningen även få en fullständig oxidation av bland annat svavelkomponenterna i vitluten. I detta fall kan eventuella restozonmängder vara fördelaktiga för oxidationen. Vidare kan i detta fall luft tillsättas vitluten, vid 14, för oxidation av vitlutens vätesulfid till tiosulfat. Reaktionen till sulfat sker sedan i en reaktor 9. Den totaloxiderade vitluten förs till peroxidbleksteget och/eller delignifieringssteget, där den är värdefull då den inte innehåller ej oxiderade komponenter, som kan påverka massans reaktioner i ej önskvärd riktning.

Skrubbning av den från ozonbleksteget använda gasblandningen med vitlut ger således en regenererad gasblandning med hög oxygenhalt och låg koldioxidhalt. Om denna regenererade gasblandning används i oxygendelignifieringssteget eller i ett bleksteg, exempelvis ett peroxidbleksteg, fås på grund av den låga koldioxidhalten en lägre alkaliförbrukning i dessa steg jämfört med om den använda gasblandning tillförs stegen direkt utan någon regenerering. Detta ökar selektiviteten i dessa steg eftersom man med bibehållet slut-pH kan hålla ett lägre pH i början av reaktionen. Ett alltför högt start-pH leder till låg massakvalitet, det vill säga ger en låg selektivitet. Förbrukningen av alkali kan således flyttas från oxygendelignifieringen till en för massan mer gynnsam position.

Vidare leder den minskade mängden koldioxid i den regenererade gasblandningen till att sannolikheten för kanalbildningen i massan i den uppåtgående massaströmmen i »Ivan 10 15 20 25 30 35 516 030 oxygendelignifieringssteget och exempelvis peroxidbleksteget minskar eftersom den totala gasmängden är lägre. Således förbättras möjligheterna för oxygenet att komma i kontakt med massan och man får en högre verkan av oxygenet.

Vid ett andra utföringsexempel, se fig 2, av uppfinningen förs en syrgasblandning av ozon och oxygen, och cellulosamassa till blektreaktorn 5. Därefter förs den använda gasblandningen till en skrubber 9, till vilken också svaglut tillförs. Gasblandningen regenereras genom att på grund av svaglutens alkalier avlägsnas i gasen befintlig koldioxid som överförs till vätekarbonat och/eller karbonat. Den regenererade gasblandningen har en hög oxygenhalt och låg koldioxidhalt och kan åter användas och föras till oxygendelignifieringssteget 3 och eventuellt till ett bleksteg, exempelvis för extraktion och/eller peroxidblekning. Svagluten kan tas från kemikalieåtervinningscykeln. Den använda svagluten återförs till kemikalieåtervinningen. Också vid utföringsexempel 2 fås de ovannämnda fördelarna avseende selektivitet, minskad kanalbildning och högre verkan av oxygenet. Dessutom uppnår man i detta utföringsexempel att kostnaden för alkali för neutralisationen av massan minskar, eftersom man utnyttjar den i fabriken befintliga och billiga svagluten. mf... I: Vid ett tredje utföringsexempel, se fig 3, av uppfinningen förs en syrgasblandning av ozon och oxygen, och cellulosamassa till blekreaktorn 5. Därefter förs den använda gasblandningen till en skrubber 9 till vilken också oxiderad vitlut tillförs.

Gasblandningen regenereras genom att på grund av den oxiderade vitlutens alkalier avlägsnar i gasen befintlig koldioxid som överförs till vätekarbonat och/eller karbonat. Den regenererade gasblandningen har en hög oxygenhalt och låg :aven 10 15 20 25 516 050 8 koldioxidhalt och kan användas vidare och föras till oxygendelignifieringssteget 3. Den oxiderade vitluten kan tas från en reaktor 11 för bildande av oxiderad vitlut. Den oxiderade vitluten som tas ut ifrån skrubben behandlas på samma sätt som den använda luten i utföringsexempel 1. Även vid detta utföringsexempel fås de ovannämnda fördelarna avseende selektiviteten, minskad kanalbildning och högre verkan av oxygenet Lltföïingsexempel 4 Enligt ett fjärde utföringsexempel, se fig 4, av uppfinningen förs en syrgasblandning av oxygen och ozon, och cellulosamassa till blekreaktorn 5. Därifrån förs den använda gasblandningen till en skrubber 9 till vilken också alkaliskt tvättvatten tillförs, varvid i gasblandningen befintlig koldioxid överförs till vätekarbonat och/eller karbonat. Den regenererade och från koldioxid befriade gasblandningen används i oxygendelignifieringssteget 3 och resulterar även i detta utföringsexempel i de ovan nämnda fördelarna avseende selektiviteten, minskad kanalbildning i massan och en bättre verkan av oxygenet. Dessutom resulterar detta utföringsexempel i en framställning av karbonathaltigt tvättvatten. Det kan återanvändas genom att föras tillbaka till massatvättsteget 4. Tillsatsen av koldioxid gör tvättningen mer effektiv. På detta sätt kan man ta tillvara och nyttiggöra den vid ozonblekningen bildade koldioxiden. Ingen externt tillförd koldioxid behöver således tas in i processen utifrån.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 516 050 9 u nu. Patentkrav

1. Sätt vid behandling av cellulosamassa, vilket innefattar - ett oxygendellgnifieringssteg (3), där massan (m) tillförs och behandlas med en första gasblandning som innehåller oxygen, - ett därpå följande tvättsteg (4), där massan (m) tvättas, och - ett därpå följande ozonbleksteg (5), där massan (m) tillförs och behandlas med en andra gasblandning som innehåller åtmins- tone ozon och oxygen, kännetecknat av att den andra gasblandningen efter användning i ozonbleksteget regenereras genom tillförsel av en vätska som innehåller svaglut, varvid koldioxiden överförs till karbonat och/eller vätekarbonat, som förs bort tillsammans med den bort- gående vätskan, och att den så regenererade gasblandningen tillförs massan (m) i oxygendelignifieringssteget (3) i form av den första gasblandningen.

2. Sätt vid behandling av cellulosamassa, vilket innefattar - ett oxygendelignifieringssteg (3), där massan (m) tillförs och behandlas med en första gasblandning som innehåller oxygen, - ett därpå följande tvättsteg (4), där massan (m) tvättas, och - ett därpå följande ozonbleksteg (5), där massan (m) tillförs och behandlas med en andra gasblandning som innehåller åtmins- tone ozon och oxygen, kännetecknat av att den andra gasblandningen efter användning i ozonbleksteget regenereras genom tillförsel av en vätska som innehåller oxide- rad vitlut, varvid koldioxiden överförs till karbonat och/eller väte- karbonat, som förs bort tillsammans med den bortgående väts- kan, att den så regenererade gasblandningen tillförs massan (m) i ox- ygendelignifieringssteget (3) i form av den första gasblandning- en. att den oxiderade vitlutens svavel totaloxideras till sulfat och att den totaloxiderade vitluten utnyttjas i oxygendelignifierings- steget och/eller ett peroxidblek- eller extraktionssteg. 10 15 20 25 v o u Q oo en 516 050 /0

3. Sätt vid behandling av cellulosamassa, vilket innefattar - ett oxygendelignifieringssteg (3), där massan (m) tillförs och behandlas med en första gasblandning som innehåller oxygen, - ett därpå följande tvättsteg (4), där massan (m) tvättas, och - ett därpå följande ozonbleksteg (5), där massan (m) tillförs och behandlas med en andra gasblandning som innehåller åtmins- tone ozon och oxygen, kännetecknat av att den andra gasblandningen efter användning i ozonbleksteget regenereras genom tillförsel av en vätska som innehåller tvättvatten från massatvättsteget (4), varvid koldioxi- den överförs till karbonat och/eller vätekarbonat, som förs bort tillsammans med den bortgående vätskan, och att den så rege- nererade gasblandningen tillförs massan (m) i oxygendelignifie- ringssteget (3) i form av den första gasblandningen.

4. Sätt enligt krav 3, kännetecknat av att det karbonathaltiga tvättvattnet återförs till massatvättsteget (4).

5. Sätt enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att den regenererade gasblandningen tillförs ett peroxidbleksteg eller ett extraktionssteg (7) i form av den första gasblandningen.