DE69505503T2

DE69505503T2 - Auswirkung von temperatur und alkalibeladung auf den zellstoffweissgrad

Info

Publication number: DE69505503T2
Application number: DE69505503T
Authority: DE
Inventors: Nam Shin
Original assignee: Beloit Technologies Inc
Current assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2015-03-03
Also published as: FI963448L; FI118348B; RU2127342C1; DE69505503D1; PL316144A1; EP0748412A1; AU1978995A; BR9506974A; NZ282616A; CN1143398A; MX9603876A; JP2876428B2; RO117929B1; TW270159B; FI963448A0; CA2184706C; EP0748412B1; ATE172503T1; CA2184706A1; NO963520L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entlignifizieren und Verbessern des endgültigen Weißgrades von Zellstoff. Die vorliegende Erfindung bezieht sich, mehr insbesondere, auf Modifikationen sowohl bei der Kochtemperatur als auch bei dem Weißlaugeneintrag für ein Schnellverdrängungserhitzungskochsystem.
Schnellverdrängungserhitzung (Rapid Displacement Heating oder "RDH") ist ein Verfahren zum chargenweisen Kochen mit geringer Energie zum Herstellen von Kraftzellstoff. Durch Kombinieren der besonderen Vorteile des chargenweisen Kochens mit der guten Energieausnutzung eines kontinuierlichen Kochers werden bei der RDH die verbrauchten Schwarzlaugen, die aus einem Kocher nach dem Kochen verdrängt werden, wiederverwendet, um die Holzschnitzel bei einer anschließenden Kochung vorzubehandeln. So werden sowohl die Chemikalien als auch die Wärme in diesen verbrauchten Laugen zu einer anschließenden Kochung recycelt. Die Vorbehandlung von frischen Holzschnitzeln in einer anschließenden Kochung beginnt mit Laugen von niedriger Temperatur (ungefähr 80 ~ 130ºC) und wird gefolgt von Laugen von hoher Temperatur (ungefähr 130 bis 165ºC), die den Kocher auf die höchste mögliche Temperatur erhitzen, bevor die Temperaturen mit Dampf auf die endgültige Kochtemperatur (170ºC) erhöht werden.
Die SU-A-1 498 857 und die US-A-1 687 076 sind repräsentativ für den Zusatz von Weißlauge zu Schwarzlauge während der Tränkung von Holzschnitzeln bei einem Verfahren zum chargenweisen Kochen, sie beziehen sich aber nicht auf ein RDH-Verfahren.
Die US-A-4 578 149 und die EP-A-0 135 461 beschreiben die grundlegenden Prinzipien von typischen RDH-Kochsystemen. Speziell in der US-A-4 578 149 ist ein Verfahren zum chargenweisen Kochen des Typs beschrieben, bei dem eine Schnellverdrängungserhitzung benutzt wird, um entlignifizierten Zellstoff herzustellen, wobei verbrauchte Lauge, die in einem Kocher infolge des Kochens einer Masse von Cellulosematerial mit Kochlauge hergestellt wird, verdrängt und in Akkumulatoren als heiße Schwarzlauge und als warme Schwarzlauge gesammelt wird, um so die Wärme der verbrauchten Lauge zu konservieren und zum Vorwärmen einer weiteren Masse von Cellulosematerial bei Warmschwarzlauge- und Heißschwarzlaugeverdrängungsvorbehandlungen mit zunehmend heißeren verbrauchten Laugen vor dem Kochen zu verwenden. Gemäß der US-A-4 578 149 reicht die Kochtemperatur der Charge von 165ºC bis 177ºC.
RDH- und andere alkalische Kochverfahren produzieren Zellstoff, der eine relativ dunkle Farbe hat. Ein größerer Kontrast wird für die vielen Verwendungen von Zellstoff und Papier üblicherweise benötigt, weshalb Zellstoff üblicherweise bis zu einem hohen Weißgrad gebleicht wird, um weißen Zellstoff für Schreib- und Druckpapiere sowie Pappe herzustellen. Die Zellstoffarbe rührt von Änderungen in dem Ligninbestandteil des Rohmaterials her, die bei dem Zellstoffherstellungsverfahren auftreten. Leider sind mit der Verwendung von hohen Kochtemperaturen und niedriger Schwarzlaugenstärke bei dem RDH-Verfahren Probleme durch geringe Bleichbarkeit anschließend an die Verwendung von herkömmlichen ECF- und TCF-Bleichverfahren aufgetreten. Hohe Kochtemperaturen und niedrige Schwarzlaugenstärke scheinen Kondensationsreaktionen zu beschleunigen, die zu der Kondensation mit Lignin- und anderen Holzextrakten führen. Dadurch wird die Bleichbarkeit von Zellstoff verringert.
Es wird deshalb ein alternatives Verfahren für den RDH-Kochprozeß benötigt, um solche nachteiligen Nebenreaktionen zu eliminieren und die Zellstoffbleichbarkeit zu verbessern.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Zellstoffbleichbarkeit bei dem RDH-Prozeß zu verbessern.
Um das zu erreichen, beinhaltet das chargenweise Kochverfahren nach der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Verbessern des Zellstoffweißgrades. Basierend auf Modifikationen an einem Verfahren zum chargenweisen Kochen, bei dem mit Schnellverdrängungserhitzung gearbeitet wird, kombiniert das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung die Schritte Zusetzen von Weißlaugelösung (% aktive Alkalinität (AA) oder effektive Alkalinität (EA)) oder NaOH sowohl zu der Warmfüllungs- als auch zu der anfänglichen Heißfüllungsstufe und Kochen von Holzschnitzeln bei niedrigeren Temperaturen, als sie früher bei einem chargenweisen Betrieb benutzt worden sind, um Zellstoff herzustellen, der eine verbesserte Bleichbarkeit hat. Dabei wird ein gesamter Weißlaugeneintrag, der von 15%AA ~ 35%AA reicht, über die Warm- , Heiß- und Kochstufen in einer vorbestimmten Menge verteilt. Wenn ein Kaltblock bei der Ausführung der Erfindung benutzt wird, wird auch kalte Weißlauge der Schwarzlauge zugesetzt, die aus dem Kaltlaugenakkumulator abgegeben wird. Vor allem wird Weißlauge jeder Stufe des Vefahrens zum chargenweisen Kochen vor dem tatsächlichen Kochen zugesetzt.
Während des Kochens der Schnitzel sind Weiß- und Schwarzlauge in dem Kocher vorhanden. Die Kochtemperaturen sind niedrig und reichen von 150 ~ 167ºC. Mit der Kombination eines Weißlaugeneintrags mit hoher AA oder EA und niedrigen Kochtemperaturen wird die endgültige Helligkeit des Zellstoffes verbessert. Infolgedessen werden Schadstoffe und der Gebrauch von Bleichchemikalien bei den Arbeiten in der Zellstoffabrik verringert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Kochers und seiner zugeordneten Ausrüstung, die in dem heutigen RDH-Kochsystem verwendet werden.
Die Fig. 2A, 2B und 2C veranschaulichen jeweils die Weißlaugenprofilierung oder den Zusatz von Weißlauge in verschiedenen Stu fen des RDH-Kochverfahrens. In Fig. 2A repräsentiert eine Kurve A den Zusatz einer kleinen Menge an Weißlauge am Beginn der Warmfüllungsbetriebsart. Eine Kurve B repräsentiert die Kochstufe und veranschaulicht das Vorhandensein von Weißlauge in dem Kocher während des tatsächlichen Kochens der Schnitzel.
Fig. 2B veranschaulicht den kontinuierlichen Zusatz von Weißlauge zu der Schwarzlauge in jeder Stufe des RDH-Kochverfahrens, beginnend mit der Warmfüllung und sich fortsetzend bis zu dem Ende der Heißfüllung. Weißlauge ist, wie gezeigt, in dem Kocher während des tatsächlichen Kochens auch vorhanden.
Fig. 2C veranschaulicht den kontinuierlichen Zusatz von Weißlauge in jeder RDH-Stufe einschließlich des. Zusatzes von Weißlauge zu dem Wascherfiltrat aus dem Verdrängungstank.
Fig. 3 veranschaulicht ein Stufe-3-RDH-System ohne Weißlaugenzusatz während der Warm- und der Heißfüllungsbetriebsart.
Fig. 4 veranschaulicht ein Stufe-3-RDH-System mit dem Zusatz von Weißlauge während der Warm- und der Heißfüllungsbetriebsart.
Fig. 5 veranschaulicht in einem Diagramm die D1-Helligkeit über dem gesamten (D100 + D1) verfügbaren Chloreintrag für die RDH- Zellstoffe für den besten Fall und für den Grundlinienfall. Eine Kurve A repräsentiert einen RDH-Zellstoff R3 (Kappafaktor 0.225). Eine Kurve B repräsentiert einen RDH-Zellstoff R4 (Kappafaktor 0.27). Eine Kurve C repräsentiert einen RDH-Zellstoff R7 (Kappafaktor 0.225). Eine Kurve D repräsentiert einen RDH-Zellstoff R8 (Kappafaktor 0.27).
Fig. 5A zeigt in einem Diagramm die D1-Helligkeit über dem D1- Chlordioxideintrag. Eine Kurve A repräsentiert den RDH-Zellstoff R3 (Kappafaktor 0.225). Eine Kurve B repräsentiert den RDH-Zellstoff R4 (Kappafaktor 0.27). Eine Kurve C repräsentiert den RDH- Zellstoff R7 (Kappafaktor 0.225). Eine Kurve D repräsentiert den RDH-Zellstoff R8 (Kappafaktor 0.27).
Fig. 6 ist ein Diagramm der D1-Helligkeit über dem gesamten verfügbaren Chloreintrag in der D100- und in der D1-Stufe für alle Kappafaktor-0.225-Bleichen. Eine Kurve A repräsentiert den RDH- Zellstoff R3. Eine Kurve B repräsentiert einen RDH-Zellstoff R12. Eine Kurve C repräsentiert den RDH-Zellstoff R7.
Fig. 6A ist ein Diagramm der D1-Helligkeit über den Chlordioxideinträgen in der D1-Stufe. Eine Kurve A repräsentiert den RDH- Zellstoff R3 (Kappafaktor: 0.225). Eine Kurve B repräsentiert den RDH-Zellstoff R12 (Kappafaktor 0.225). Eine Kurve C repräsentiert den RDH-Zellstoff R7 (Kappafaktor 0.225).
Fig. 7 ist ein Diagramm der D1-Helligkeit über dem gesamten verfügbaren Chloreintrag in der D100- und in der D1-Stufe für alle Kappafaktor-0.27-Bleichen. Eine Kurve A repräsentiert den RDH- Zellstoff R4. Eine Kurve B repräsentiert den RDH-Zellstoff R12. Eine Kurve C repräsentiert den RDH-Zellstoff R8.
Fig. 7A ist ein Diagramm der D1-Helligkeit über den Chlordioxideinträgen in der D1-Stufe. Eine Kurve A repräsentiert den RDH- Zellstoff R4 (Kappafaktor 0.27). Eine Kurve B repräsentiert den RDH-Zellstoff R12 (Kappafaktor 0.27). Eine Kurve C repräsentiert den RDH-Zellstoff R8 (Kappafaktor 0.27).

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER GEGENWÄRTIG BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die vorliegende Erfindung, wie sie in dem Patentanspruch 1 beschrieben ist, schafft ein Verfahren zum Verbessern der Zellstoffbleichbarkeit, das auf Modifikationen an dem existierenden RDH-Kochsystem für den Aufschluß von Holzschnitzeln basiert. Das Verfahren beinhaltet, mehr insbesondere, den Zusatz eines Weißlaugeneintrags beginnend mit dem Start des RDH-Kochzyklus und sich fortsetzend bis zu der Zeit-bis-zur-Temperatur-Stufe des Verfahrens, bei der das tatsächliche Kochen beginnt. Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung basiert auch auf der Verwendung von etwas niedrigeren Kochtemperaturen für das tatsächliche Kochen, verglichen mit den Kochtemperaturen, die üblicherweise bei dem RDH-Zellstoffherstellungsverfahren benutzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein gesamter Weißlaugeneintrag, der in einem Bereich zwischen ungefähr 15%AA ~ 35%AA liegt, über die Warmschwarzlaugen-, die anfängliche Heißschwarzlaugen- und die Kochstufe verteilt. Wenn der Kaltblock oder Kaltlaugenakkumulator benutzt wird, empfängt er auch einen Weißlaugeneintrag. Zusätzlich zu der Verwendung eines verteilten Weißlaugeneintrags werden gemäß der vorliegenden Erfindung niedrigere Kochtemperaturen benutzt, die in einem Bereich zwischen ungefähr 150ºC ~ 167ºC liegen. Infolgedessen wird Zellstoff hergestellt, der nach dem Bleichen mit irgendeiner Kombination von Bleichchemikalien in seinem endgültigen Weißgrad verbessert ist.
Die Betriebsstufen für ein typisches RDH-Kochsystem sind folgende: (1) Schnitzelfüllung; (2) Kaltschwarzlaugenfüllung; (3) Warmschwarzlaugenfüllung; (4) Heißschwarzlaugenfüllung; (5) Zeit bis zur Temperatur; (6) Zeit bei der Temperatur; (7) Verdrängung; und (8) Abpumpen. Die Grundprinzipien des RDH-Betriebes sind in der US-A-4 578 149 (ausgegeben am 25. März 1986) beschrieben. Demgemäß werden Einzelheiten der RDH-Arbeitsvorgänge nur in dem Ausmaß erläutert, wie sie für den Durchschnittsfachmann notwendig sind, damit er die Modifikationen in dem RDH- Kochsystem beurteilen kann, die zur Herstellung des hier beschriebenen Zellstoffes von bleichbarer Qualität führen.
Fig. 1 zeigt schematisch den Typ von Vorrichtung für die RDH, der für den Aufschluß von Zellstoff benutzt wird. Es dürfte klar sein, daß diese Figur sehr allgemeine Merkmale der Kochvorrichtung veranschaulicht und daß Modifikationen und Variationen in diesem System tatsächlich vorgenommen werden, wie es unten ausführlicher erläutert ist. Viele Ausrüstungsgegenstände wie Meßinstrumente, Überdruckeinrichtungen, Pumpen und Ventile sind in den hier beschriebenen Figuren der Einfachheit halber weggelassen worden. Fig. 1 wird verwendet, um das existierende RDH-Kochverfahren zu veranschaulichen und das Verständnis der Verbesse rungen des Verfahrens gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erleichtern.
In Fig. 1 ist ein Kocher 10 des Typs dargestellt, wie er im allgemeinen bei dem chemischen Aufschluß von Holzschnitzeln verwendet wird. Der Kocher 10 hat einen kegelstumpfförmigen unteren Teil 12. Ein Einlaßventil 14 steuert den Eintritt von verschiedenen reaktiven Laugen in den Kocher 10. Der Inhalt des Kochers 10 kann, obgleich nicht dargestellt, auf eine endgültige Kochtemperatur erhitzt werden, indem Kochlauge durch einen Wärmetauscher oder Dampfverteiler gepumpt wird, der mit dem Kocher 10 durch eine ventilgesteuerte Leitung verbunden ist.
Nachdem die Holzschnitzel in den Kocher 10 eingebracht worden sind, wird kühle Schwarzlauge (mit einer Temperatur um 70-95ºC) aus dem Kaltlaugenakkumulator (A-Tank) 16 mittels einer Pumpe 18 durch eine Leitung 20, die durch ein Ventil 22 gesteuert wird, über das Einlaßventil 14 in den unteren Teil des Kochers 10 gepumpt. Danach wird warme Schwarzlauge (mit einer Temperatur zwischen ungefähr 90-150ºC) aus dem Warmlaugenakkumulator 24 mittels der Pumpe 18 über das Ventil 22 und über das Ventil 14 ab- und in den unteren Teil des Kochers 10 gepumpt. Während dieser Warmlaugenfüllung wird etwas Schwarzlauge aus dem Kocher 10 verdrängt und dann über eine Leitung 26 in den Kaltlaugenakkumulator 16 zurückgeleitet. Heiße Schwarzlauge (mit einer Temperatur zwischen 150-168ºC) wird dann aus dem Warmlaugenakkumulator (C-Tank) 28 mittels einer Pumpe 30 und gesteuert durch ein Ventil 32 unter Verwendung des Ventils 14 in den unteren Teil des Kochers 10 gepumpt. Während der Heißfüllung wird Schwarzlauge aus dem Kocher 10 verdrängt und in den Warmlaugenakkumulator 24 und in den Heißlaugenakkumulator 28 über Leitungen 34 bzw. 36 zurückgeleitet. Während der Mittelphase der Heißfüllung wird heiße Weißlauge, die in dem Heißweißlaugenakkumulator 38 gespeichert ist, mittels der Pumpe 30 abgepumpt, wobei sie sich mit der heißen Schwarzlauge vereinigt, die den Heißlaugenakkumulator 28 verläßt, und wobei die vereinigten Laugen dann ein Ventil 32 passieren und in den unteren Teil des Kochers 10 gelangen.
Nachdem die Heißfüllung vollendet ist, werden die Einlaß- und Auslaßventile an dem Kocher 10 geschlossen, da die Zeit-bis-zur- Temperatur-Stufe beginnt. Dampf wird in den Kocher 10 eingeleitet, und die Temperatur wird auf die Kochtemperatur erhöht, die im Mittel etwa 170ºC beträgt. Die Temperatur des Kochers wird etwa auf dieser Temperatur gehalten, bis die Holzschnitzel aufgeschlossen sind, was von dem Weißlaugeneintrag und dem H- Faktor abhängig ist.
Nach Beendigung der Kochstufe wird Wascherfiltrat (mit einer Temperatur von ungefähr 70 ~ 85ºC), das in einem Verdrängungstank (D-Tank) 40 gespeichert ist, unter Verwendung einer Pumpe 42 und eines Ventils 44 in den Kocher 10 gepumpt. Der Inhalt wird gewaschen, und der Kocher 10 wird gekühlt. Wenn das Wascherfiltrat in den Kocher 10 eingebracht wird, werden die verbrauchten Laugen verdrängt und zu dem Warmlaugenakkumulator 24 und dem Heißlaugenakkumulator 28 durch Leitungen 46 bzw. 48 zurückgeleitet. Die Verdrängungsbetriebsart wird beendet, wenn das gesamte Wascherfiltrat benutzt wird, was auf dem Verdünnungsfaktor des Waschers basiert. Nachdem die Verdrängung abgeschlossen ist, wird der aufgeschlossene Zellstoff dann aus dem Kocher 10 unter Verwendung einer Pumpe 50 in einen Abgabetank abgepumpt.
Bei dem heutigen RDH-Kochsystem werden Kochtemperaturen von mehr als 170ºC für schnelles Kochen benutzt, was zu der Beschleunigung der Kondensationsreaktionen führt. Infolgedessen sind Bleichbarkeitsprobleme aufgetreten, wenn der Zellstoff herkömmlichen ECF und TCF-Bleichprozessen unterworfen worden ist. Die vorliegende Erfindung überwindet diese Probleme und verbessert die Zellstoffbleichbarkeit durch Modifizieren des Kochprozesses für die Holzschnitzel. Bei diesem verbesserten RDH-Verfahren wird eine Kombination von höherer Alkalinität (oder Weißlaugeneintrag) und niedrigeren Kochtemperaturen benutzt. Mehr insbesondere, Weißlauge wird während der Warm- und der anfänglichen Heißfüllungsstufe zugesetzt. Das steht in Kontrast zu dem existierenden RDH-Kochverfahren, bei dem Weißlauge nur während der Mittelphase der Heißfüllungsbetriebsart zugesetzt wird. Weiter, wenn ein Kaltblock bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird, wird Weißlauge der kalten Schwarzlauge zugesetzt, die den Kaltlaugenakkumulator (oder A-Tank) verläßt. Somit wird ab dem Beginn des RDH-Kochverfahrens bis zu der Zeit-bis-zur-Temperatur- Stufe Weißlauge während jeder Stufe der Schwarzlauge zugesetzt. Das Zusetzen von Weißlauge in jeder Stufe, was auch als Weißlaugenprofilierung bezeichnet wird, ist ausführlicher unten mit Bezug auf die Fig. 2A, 2B und 2C erläutert.
In Fig. 2A veranschaulicht eine Kurve A das Zusetzen einer kleinen Menge an Weißlauge an dem Beginn der Warmfüllungsbetriebsart, wenn warme Schwarzlauge den B-Tank oder Warmlaugenakkumulator verläßt und zu dem Kocher strömt. Weißlauge kann auch dem A- Tank oder Kaltblock zugesetzt werden, wenn dieser benutzt wird. An dem Ende der Heißfüllungsbetriebsart, bei welcher zwei Heißlaugenakkumulatoren C1 und C2 verwendet werden, bleibt die Mischung aus Weiß- und Schwarzlauge in dem Kocher. Eine Kurve B repräsentiert die Kochstufe und veranschaulicht das Vorhandensein von Weißlauge in dem Kocher während des tatsächlichen Kochens der Schnitzel. Schwarzlauge ist während der Kochung auch vorhanden.
Fig. 2B veranschaulicht das kontinuierliche Zusetzen von Weißlauge zur Schwarzlauge in jeder Stufe des Kochprozesses, beginnend mit der Warmfüllung bis zu dem Ende der Heißfüllungsbetriebsart.
Fig. 2C veranschaulicht das kontinuierliche Zusetzen von Weißlauge während der gesamten verschiedenen Stufen einschließlich des Zusetzens von Weißlauge zu dem Wascherfiltrat aus dem Verdrängungstank.
Die Konzentration von aufgelöstem organischen Material bei dem anfänglichen Heißfüllungsvorgang (der C1- und der C2-Tank enthalten Schwarzlauge) wurde mit und ohne Weißlaugenzusatz während des Warm- und des Heißfüllungsvorganges verglichen. Fig. 3 veranschaulicht ein Stufe-3-RDH-System, bei dem keine Weißlauge während der Warm- und der Heißfüllungsbetriebsart zugesetzt wird. Lediglich warme Schwarzlauge verläßt den Warmlaugenakkumulator (B-Tank) 24, um durch eine Leitung 56 während der Warmfüllungsbetriebsart und in die Leitung 20 zu strömen, über die sie dann in den Kocher 10 abgegeben wird. Obgleich dieses RDH-System zwei Heißlaugenakkumulatoren 28 (C1-Tank) und 58 (C2-Tank) enthält, gibt es RDH-Zellstoffherstellungsverfahren, bei denen nur ein Heißlaugenakkumulator benutzt wird. Bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß der Prozeß der Weißlaugenprofilierung bei Systemen angewandt werden kann, die irgendeine Anzahl von Schwarzlaugenakkumulatoren haben.
Gemäß der Darstellung in Fig. 3 verläßt während der anfänglichen Heißfüllungsbetriebsart heiße Schwarzlauge die Heißlaugenakkumulatoren 28 und 58 über Leitungen 60 bzw. 62 und strömt durch die Leitungen 64 und 20 zu dem Kocher 10. Während der Mittelphase der Heißfüllung vermischt sich heiße Weißlauge aus dem Heißweißlaugenakkumulator 38 mit der heißen Schwarzlauge, die den Heißlaugenakkumulator 58 über eine Leitung 66 verläßt. Die Mischung strömt dann durch die Leitungen 64 und 20 und in den Kocher 10.
Fig. 4 veranschaulicht ein Stufe-3-RDH-System mit dem Zusatz von Weißlauge während der Warm- und der Heißfüllbetriebsart. Zuerst wird während der Warmfüllung Weißlauge der warmen Schwarzlauge zugesetzt, die den Warmlaugenakkumulator 24 über eine Leitung 70 verläßt. Die Warmfüllung strömt durch die Leitungen 56 und 20 in den Kocher 10. Entweder kalte oder heiße Weißlauge kann während der Warmfüllungsbetriebsart benutzt werden. Während der anfänglichen Heißfüllungsbetriebsart wird heiße Weißlauge aus dem Heißweißlaugenakkumulator 38 mit Schwarzlauge vermischt, die den Heißlaugenakkumulator 28 über eine Leitung 72 verläßt, und weiter mit der Schwarzlauge vermischt, die den zweiten Heißlaugenakkumulator 58 über die Leitungen 62 und 66 verläßt. Die Mischung aus heißer Weiß- und heißer Schwarzlauge strömt aus den beiden Heißlaugenakkumulatoren 28 und 58 durch die Leitungen 64 und 20 in den Kocher 10.
Die Ergebnisse des Vergleiches sind folgende:
Ohne Weißlaugenzusatz bei Warm- und Heißfüllungsarbeitsgängen (Fig. 3)
Mit Weißlaugenzusatz bei Warm- und Heißfüllungsarbeitsgängen (Fig. 4)
Weißlaugeneinträge 1,5% AA bei C1-Schwarzlauge
1,5% AA bei C2-Schwarzlauge
* 1 Gallone = 3,785 l
Diese Fallstudie demonstriert klar, daß die Konzentration von aufgelösten organischen Verbindungen bei der anfänglichen Heißfüllungsoperation eingestellt werden kann, indem Weißlauge der Heißfüllungsleitung zugesetzt wird. Die Konzentration von aufgelösten organischen Verbindungen in der C1-Schwarzlauge und in der C2-Schwarzlauge sinkt von 13,1% auf 10,1% bzw. von 14,9% auf 9,8%.
Um die Bleichbarkeitsvorteile zu maximieren und die Entlignifizierung für das RDH-Verfahren auszudehnen, sollten warme Schwarzlauge (mit Temperaturen zwischen ungefähr 70ºC und 150 ºC und einer Stärke zwischen 3 und 20 g/l AA) und heiße Schwarzlauge (mit Temperaturen zwischen ungefähr 100ºC und 168ºC und einer Stärke zwischen 8 und 30 g/l AA) mit irgendeiner Kombination von Weißlauge oder NaOH-Lösung verstärkt werden.
Die oben präsentierten Zahlen zeigen, daß warme und heiße Schwarzlauge unter Verwendung der Weißlaugenprofilierung modifiziert werden können. Diese Laugen können auch durch Natriumhydroxid (NaOH)-Profilierung modifiziert werden. Der Zusatz von Weißlauge oder NaOH steuert die Konzentration an aufgelösten Feststoffen (total dissolved solids oder (TDS) und die Schwarzlaugenstärke unter Verwendung von irgendeiner Kombination von Schwarzlauge, Weißlauge und NaOH. Die Wascherfiltratverdrängungsstufe, in welcher die Schwarzlaugentemperatur zwischen ungefähr 50ºC und 105ºC und die Schwarzlaugenstärke zwischen 1 und 18 g/l AA gehalten wird, kann mit irgendeiner Kombination von Weißlauge oder NaOH-Lösung verstärkt werden.
Lediglich beispielshalber und nicht zur Beschränkung dienen die folgenden Beispiele zum weiteren Illustrieren der vorliegenden Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen.
Die Tabellen 1, 1A, 2, 2A, 3 und 3A liefern, wie unten gezeigt, die Zellstoffherstellungsergebnisse und -bedingungen für eine Anzahl von Kochungen, die bei der Vorbereitung der RDH-Zellstoffe für anschließende Bleichstudien verwendet werden. Eine Zusammenfassung der Zellstoffherstellungsergebnisse ist in Tabelle 3B angegeben. TABELLE 1 RDH-Zellstoffherstellungsbedingungen und Ergebnisse - "Bester Fall"
* beinhaltet Erhitzungszeit bis 145ºC und Zeit bei 145ºC nach anfänglicher Heissschwarzlaugeninjektion und endgültiger Mischung von heisser Schwarzlauge (S/L) mit Weisslauge (W/L) TABELLE 1A RDH-Zellstoffherstellungsbedingungen und Ergebnisse - "Bester Fall"
* beinhaltet Füllungszeit, Erhitzungszeit bis 120ºC und Zelt bei 120ºC nach Warmfüllung. TABELLE 2 RDH-Zellstoffherstellungsbedingungen und Ergebnisse - "Grundlinienfall"
* beinhaltet Erhitzungszeit bis 155ºC und Zeit bei 155ºC nach anfänglicher Heissschwarzlaugeninjektion und endgültiger Mischung von heisser Schwarzlauge (S/L) mit Weisslauge (W/L) TABELLE 2A RDH-Zellstoffherstellungsbedingungen und Ergebnisse - "Grundlinienfall"
* beinhaltet Füllungszeit, Erhitzungszeit bis 120ºC und Zeit bei 120ºC nach Warmfüllung. TABELLE 3 RDH-Zellstoffherstellungsbedingungen und Ergebnisse - "Bestmöglicher Fall"
* beinhaltet Erhitzungszeit bei 145ºC und Zeit bei 145ºC nach anfänglicher Heissschwarzlaugeninjektion und endgültiger Mischung von heisser Schwarzlauge (S/L) mit Weisslauge (W/L) TABELLE 3A RDH-Zellstoffherstellungsbedingungen und Ergebnisse - "Bestmöglicher Fall"
* beinhaltet Füllungszeit, Erhitzungszeit bis 120ºC und Zeit bei 120ºC nach Warmfüllung TABELLE 3B Zellstoffherstellungsstudie - Zusammenfassung

BEISPIEL 1

Die folgenden definierten Zellstoffe wurden für die Bleichstudie produziert:
Fünf RDH-Zellstoffe (R3, R4, R7, R8 und R12) wurden unter Verwendung einer (O)(D100)(Eo)(D)-Sequenz gebleicht.
Jeder der fünf RDH-Zellstoffe wurde jedoch zuerst in Reaktoren mit Umrührung sauerstoffentlignifiziert unter Verwendung der Bedingungen, die unten in Tabelle 4 gezeigt sind. TABELLE 4 SAUERSTOFFENTLIGNIFIZIERUNGSBEDINGUNGEN
Für die Bleichstudien wurde ein Kappa-Faktor von 0,225% bei der Berechnung des Clordioxideintrags in der D100-Stufe für die Zellstoffe R3, R7 und R12 benutzt. Ein Kappa-Faktor von 0,27 wurde für die Zellstoffe R4, R8 und R12 benutzt. Die folgenden Tabellen 5 bis 10 zeigen die (D100)(Eo)(D)- Bleichbedingungen sowie die Ergebnisse bei den sauerstoffentlignifizierten Zellstoffen aus diesen Kochungen. Die Chlordioxidlösungskonzentration wurde um einen Faktor von 0,92 eingestellt, um Verluste von Chlordioxid bei dem Füllen der Reaktoren und Polyethylenbeutel bei der Bleichung zu kompensieren. TABELLE 5 Bleichung mit (O)(D100)(Eo)D bei optimalem RDH-Zellstoff Kappafaktor = 0,225
*Tatsächliche ClO&sub2;-Konzentration · 0,92 TABELLE 6 Bleichen mit (0)(D100)(Eo)(D) von optimalem RDH-Zellstoff Kappafaktor = 0,27
* Tatsächliche ClO&sub2;-Konzentration · 0,92 TABELLE 7 Bleichen mit (O)(D100)(Eo)(D) von Grundlinien-RDH-Zelstoff Kappafaktor = 0,225
* Tatsächliche ClO&sub2;-Konzentration · 0,92 TABELLE 8 Bleichen mit (O)(D100)(Eo)(D) von Grundlinien-RDH-Zellstoff Kappafaktor = 0,27
* Tatsächliche ClO&sub2;-Konzentration · 0,92 TABELLE 9 Bleichen mit (O)(D100)(Eo)(D) von bestmöglichem RDH-Zellstoff Kappafaktor = 0,225
* Tatsächliche ClO&sub2;-Konzentration · 0,92 TABELLE 10 Bleichen mit (O)(D100)(Eo)(D) von bestmöglichem RDH-Zellstoff Kappafaktor = 0,27
*Tatsächliche ClO&sub2;-Konzentration · 0,92
Gemäß der Darstellung in den Fig. 5 und 5A schien die Verwendung eines höheren Kappa-Faktors die D1-Stufe-Chlordioxidforderungen nicht zu reduzieren. Die dem besten Fall entsprechenden RDH- Zellstoffe (R3 und R4) produzierten einen 1,5 bis 2 Punkte höheren Weißgrad als die dem Grundlinienfall entsprechenden RDH- Zellstoffe (R7 und R8) bei äquivalenten Chlordioxideinträgen.
Aus den Fig. 6 und 6A ist zu erkennen, daß der den bestmöglichen Fall entsprechende RDH-Zellstoff (R12) Zwischenweißgrade zwischen dem dem besten Fall entsprechenden RDH-Zellstoff (R3) und dem dem Grundlinienfall entsprechenden RDH-Zellstoff (R7) produzierte.
Die Fig. 7 und 7A zeigen, daß der dem bestmöglichen Fall entsprechende RDH-Zellstoff (R12) einen Zwischenweißgrad zwischen dem dem besten Fall entsprechenden RDH-Zellstoff (R4) und dem dem Grundlinienfall entsprechenden RDH-Zellstoff (R8) ergab.
Eine Zusammenfassung der Ergebnisse der Zellstoffbleichstudien ist unten in Tabelle 11 gezeigt. Die am einfachsten zu bleichenden Zellstoffe waren die dem besten Fall entsprechenden Zellstoffe. Die am schwierigsten zu bleichenden Zellstoffe waren die dem Grundlinienfall entsprechenden Zellstoffe, wobei die Bleichbarkeit des dem bestmöglichen Fall entsprechenden Zellstoffes zwischen den ersten beiden Fällen liegt. Die Ergebnisse zeigten, daß eine Kombination von hoher Alkalinität (Weißlaugenzusatz bei der Warm- und der Heißfüllungsbetriebsart plus Kochstufe, AA-Eintrag zwischen 15% AA und 35% AA) und einer niedrigen Kochtemperatur (ungefähr 150ºC ~ 167ºC) die Zellstoffbleichbarkeit und somit den endgültigen Weißgrad des Zellstoffes verbessert. Es sollte beachtet werden, daß die Schwarzlaugenstärke während der RDH-Kochung aufrechterhalten werden sollte. TABELLE 1 BLEICHSTUDIE - ZUSAMMENFASSUNG KOCHUNG Nr. BLEICHUNGSERGEBNISSE KAPPAFAKTOR 0,225 IN DER D (100% ClO&sub2;-SUBSTITUTION) ENDGÜLTIGER WEISSGRAD, % ISO KAPPAFAKTOR 0,27 IN DER D (100% ClO&sub2;-SUBSTITUTION) ENDGULTIGER WEISSGRAD, % ISO

Claims

1. Verfahren zum chargenweisen Aufschließen des Typs, bei dem eine Schnellverdrängungserhitzung verwendet wird, um entlignifizierten Zellstoff herzustellen, wobei verbrauchte Lauge, die in einem Kocher (10) infolge des Kochens einer Masse von Cellulosematerial mit Kochlauge erzeugt wird, verdrängt und in Akkumulatoren (24, 28, 58) als heiße Schwarzlauge und als warme Schwarzlauge gesammelt wird, um so die Wärme der verbrauchten Lauge zu konservieren und auszunutzen, um eine weitere Masse von Cellulosematerial in Warmschwarzlaugen- und Heißschwarzlaugenverdrängungsvorbehandlungen mit fortschreitend heißeren verbrauchten Laugen vor dem Kochen vorzubehandeln, wobei:

Weißlauge der warmen Schwarzlauge während der Warmschwarzlaugenvorbehandlungsstufe und der heißen Schwarzlauge während der Heißschwarzlaugenvorbehandlungsstufe und der Kochlauge während der Kochstufe in dem Aufschlußprozeß zugesetzt wird, wobei die gesamte zugesetzte Weißlauge einen verteilten Eintrag zwischen etwa 15% aktiver Alkalinität und etwa 35% aktiver Alkalinität hat; und

die Temperatur der Kochlauge auf einen Wert zwischen 150ºC ~ 167ºC für die Kochstufe erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Weißlaugenlösung der warmen Schwarzlauge (Temperatur zwischen 90ºC und 150ºC) und der heißen Schwarzlauge (Temperatur zwischen 150ºC und 167ºC) in einer vorbestimmten Menge zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Weißlauge einer kalten Schwarzlauge (Temperatur zwischen 70ºC und 90ºC) zugesetzt wird und die Masse von Cellulosematerial mit der kalten Schwarzlauge mit dieser zugesetzter Weißlauge vor der Vorbehandlung mit warmer Schwarzlauge vorbehandelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der bevorzugte gesamte Weißlaugeneintrag > 20% AA ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die bevorzugte Kochtemperatur in einem Bereich zwischen 155ºC ~ 167ºC liegt.

6. Verfahren zum Herstellen von Zellstoff von bleichbarer Qualität gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, beinhaltend die Schritte:

(a) Einbringen von Holzschnitzeln in den Kocher (10);

(b) Vorbehandeln der Schnitzel mit einer Mischung aus warmer Schwarzlauge und Weißlauge unterhalb der Kochtemperatur;

(c) Verdrängen der Mischung aus dem Kocher (10) mit wenigstens einer Mischung aus einer heißen Schwarzlauge und einer heißen Weißlauge;

(d) Erhöhen der Temperatur des Kochers (10) auf die Kochtemperatur;

(e) Aufrechterhalten dieser Temperatur, bis die Schnitzel aufgeschlossen sind;

(f) Verdrängen des Inhalts des Kochers (10) mit einem flüssigen Filtrat, das aus der Zellstoffwaschung gewonnen wird; und

(g) Entleeren des Inhalts des Kochers (10) durch Beaufschlagen des Inneren des Kochers (10) mit Gasdruck oder durch Abpumpen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, beinhaltend den Schritt Vorbehandeln der Schnitzel mit einer Mischung aus kalter Schwarzlauge und Weißlauge (oder NaOH-Lösung) vor dem Schritt des Vorbehandelns mit warmer Schwarzlauge.

8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die gesamte verwendete Weißlauge einen Gesamteintrag hat, der in einem Bereich zwischen 15% AA ~ 35% AA liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 6, beinhaltend den Schritt Verdrängen des Inhalts des Kochers (10) mit irgendeiner Kombination aus Wascherfiltrat und Weißlauge (oder NaOH-Lösung).