FI103818B

FI103818B - Menetelmä massan valkaisemiseksi

Info

Publication number: FI103818B
Application number: FI950785A
Authority: FI
Inventors: Kenneth Winberg; Markus Alenius
Original assignee: Ahlstrom Machinery Oy
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1999-09-30
Also published as: SE9600575D0; FI950785A0; SE9600575L; FI103818B1; US5766414A; FI950785A

Description

, 103818

Menetelmä massan valkaisemiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä massan valkaisemiseksi käyttämällä aIkuainekloorivapaita valkaisukemikaaleja. Erityisesti keksintö kohdistuu 5 uuteen vetyperoksidilla tapahtuvaan valkaisuvaiheeseen.

Peroksidivalkaisu on perinteisesti tehty 1-4 tunnin käsittelyajalle mitoitetuissa, paineellomissa avoimissa torneissa tai 1 - 3 lunnin käsittelyajalle mitoitetuissa paineistetuissa torneissa. Avoimien tornien etuna on, että ne ovat suhteellisen 10 halpoja ja niitä on usein ennestään tehtailla. Avoimien tornien haittapuoli on puolestaan se, että niihin voidaan syöttää ainoastaan äärellinen määrä peroksi-dia, yleensä alle 20 kg H202. Avoimien tornien ongelmana on myös se, että kun H2Oj hajoaa ja reagoi, niin syntyy kaasua, ensisijaisesti happikaasua. Tämä kaasu aiheuttaa virlausongelmia torneissa ja huonontaa valkaisululosta.

15

Paineellislen tornien etuna on, että kaasu puristetaan kokoon, jolloin virlauson-gelmat pienenevät. Tornien haittapuolena on hinta. Joudutaan rakentamaan iso painesäiliö paineluokalle 2-10 bar. Tämä on ongelmallista varsinkin isoilla tehtailla, joissa tuotanto on yli 1500 t/vrk.

20

Sellutehtaissa (mm. Aspa Bruk Ruotsissa) on nykyisin käytössä kuvion 1 mukaisia peroksidivalkaisuvaiheila, joissa on esireaktori 10 mitoitettuna noin 10-30 minuutin käsittelyajalle ennen itse valkaisutornia 12. Esireaktoriin 10 syötetään joko pumpun 14 (esitetty kuvassa) tai erityisen sekoiUimen kautta yleensä 25 happea ja itse valkaisutorniin 12 peroksidia. Torneja on myös testattu siten, että on ajettu peroksidia ja/tai happea esireaktoriin 10 ja sitten jatkettu valkaisua peroksidiIla itse tornissa 12. Esireaktori 10 on myös joissakin tapauksissa ollut paineistettu. Esi reaktorista 10 kuitususpension, valkaisukemikaalien ja reaktiotuotteiden seos on viety varsinaiseen ilmanpaineiseen valkaisutorniin 12 30 syöttämällä kuilususpensio lomiin 12 sen yläosasia. Valkaisureaklio jatkuu tornissa 12 massan valuessa hiljalleen alaspäin. Valkaistu massa poistetaan tornin 12 pohjaosasta pumpun 16 avulla.

.103818 2 Näissä prosesseissa on kuitenkin ilmennyt kaksi ongelmaa. Toinen ongelma on, että massaa varsinaiseen valkaisutorniin 12 siirrettäessä myös peroksidin hajotessa syntynyt kaasu siirtyy torniin 12 ollen kuitenkin siinä määrin kuiluihin sitoutuneena, että se ei erotu tornin 12 yläosaan itsestään. Vastaavasti peroksidi-5 reaktion jatkuessa valkaisutornissa 12 hajoava peroksidi synnyttää kaasuja torniin. Kun sekä jo esireaktorista 10 tullut että valkaisureaktorissa 12 syntynyt kaasu erottuu massasta ja pyrkii ylöspäin massan valuessa alaspäin, virtauskuvio häiriintyy ja saadaan huono valkaisululos. Toinen ongelma on, että lomin jälkeen joudutaan installoimaan pumppu 16, joka siirtää massan eteenpäin 10 seuraavaan vaiheeseen.

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa ylläolevat ongelmat yllättävän yksinkertaisella ja halvalla tavalla. Keksinnön mukaisella menetelmällä ovat saatavissa kaikki paineistetun peroksidivaiheen edut joutumalla kuitenkaan 15 rakentamaan suuria paineastioita. Menetelmä on erikoisen edullinen silloin, kun tehtaassa on ennestään avoimia valkaisulorneja, joita halutaan muuttaa peroksi-divaiheiksi.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusmerkilliset piirteet käyvät ilmi 20 oheisista patenttivaatimuksista.

Seuraavassa sekä tekniikan tason mukaista menetelmää että keksinnön mukaista menetelmää kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista kuvio 1 esittää tekniikan tason mukaista peroksidivalkaisulailosla, ja 25 kuvio 2 keksinnön mukaisia valkaisulaitosta,

Kuvion 2 mukaisessa peroksidivalkaisulailoksessa sovellettavassa menetelmässä massa pumpataan sakeusalueella 8-20 % MC-pumpulla 20 esireaktoriin 22, joka on mitoitettu ajalle 10-60, edullisesti noin 30 minuuttia. Paine esireakto-30 rissa 22 on 3 - 20 bar, edullisesti noin 10 bar. Valkaisukemikaalil H202 ja happi syötetään pumpulle 20 tai sekoittimeen 24. Peroksidiannos on 5 - 30 kg/adt, 103818 n Λ edullisesli noin 10 kg/adt. Happiannos on yleensä 0 - 20 kg/adt, edullisesli noin 5-10 kg/adt. Lämpötila esi reaktorissa on 60 - 100 °C, edullisesti 90 - 100 °C.

Sopiva korkeus/halkaisijasuhde valkaisutornille ja myös esireaklorille on H/D = 5 5 - 15, edullisesti 9-11. Tällä mitoituksella torniin saadaan hyvät virtausolosuh teet. Sisääntulo on yleensä kartiomainen. Koelaitoksen paineistetun esitornin korkeus oli 30 metriä ja halkaisija 2.7 metriä. Koelaitoksessa ajettiin koeajo peroksidiannoksella 18 kg HjO^adl. Vaiheen jälkeen kappaluku oli 4.5 ja vaaleus 84. Tavallisella paineellomalla tornilla tulos oli kappaluku 5.5 ja vaaleus 10 80. Lisäksi havaittiin, että paineettomassa tornissa oli runsaasti vaahtoa ja että tornin pinnansäätö ei toiminut.

Esireaktorissa 22 peroksidi reagoi nopeasti ja noin 30 minuutin jälkeen on 75 % peroksidisla kulunut. Tämä tarkoittaa myös sitä, että 75 % kaasusta on syntynyt. 15 Mikäli tästä kaasusta päästään eroon, tarvetta paineistukselle ei enää ole.

Voidaan ajatella, että, kun peroksidireaklio on edennyt niin pitkälle, että jäljelle jäävä peroksidimäärä on alle 5 kg/adt, syntyvät kaasumäärät ovat niin pieniä, ettei paineistusta enää tarvita.

20 Tämän ajatuksen mukaisesti installoidaan esireaktorin 22 huipulle kaasunerotin 26, joka erottaa painetilasta kaasua. Tällaisen laitteen erotuskyky on 40 - 90 % massassa olevasta kaasumääräslä. Kaasunerotuksen jälkeen vielä paineellinen massa viedään itse valkaisutornin 28 pohjaan, jossa massa oman paineensa avulla virtaa ylöspäin ilman erillistä pumppua. Valkaisutornin 28 ei tarvitse olla 25 paineellinen, vaan se voi hyvin olla mikä tahansa tehtaalla jo olemassaoleva sopivan kokoinen säiliö. Sopiva viipymäaika valkaisutornissa 28 on 30 - 200 minuuttia. Lisäkemikaaleja voidaan luoda massaan esireaktorin 22 ja tornin 28 välissä joko sekoittimen kautta tai esimerkiksi injektoituna. Valkaisureaktioiden päätyttyä massa on tornin 28 huipulla ja virtaa korkeuseron avulla seuraavaan 30 käsittelyvaiheeseen ilman pumppua.

4 103818 ,

Peroksidivaiheen sijoituspaikka sekvenssissä voi olla esimerkiksi Z - P/P - Z - P/P eli peroksidivaihe P/P voi sijoita sekvenssin alussa, keskellä tai lopussa. Toisin sanoen keksinnön mukainen uusi peroksidivaihe voidaan sijoittaa mielivaltaiseen paikkaan sekvenssissä.

5

Vaikka keksintöä on edellä kuvattu koskemaan alkalista peroksidivaihetla, voidaan yhtä hyvin ajatella vastaavaa tekniikka käytettävän myös happamissa peroksidivaiheissa, joissa käytetään esimerkiksi Caro'n happoa tai perelikka-happoja. Edelleen on huomattava, että, vaikka edellä ei olekaan esitetty peroksi-10 divaihetta edeltäviä käsittelyvaiheita, on selvää, että esimerkiksi siinä tapaukses sa, että massa sisältäisi raskasmetalleja, kuten esimerkiksi rautaa tai kuparia, ne poistetaan vaikkapa hapetusta ja/tai kelatointia hyväksikäyttäen massasta ennen peroksidivaihetta.

Claims

5 103818

1. Prosessi massan valkaisemiseksi peroksidilla kahdessa erikokoisessa yhteenkytketyssä tornissa, joista pienempi, ns. esircaktori (22) on painccllinen ja 5 ns. valkaisutomi (28) olennaisesti ilmanpaineinen, tunnettu siitä että - sekoitetaan massan joukkoon ainakin peroksidia, - syötetään massa paineelliseen esireaktoriin, jonka korkeus/halkaisijasuhde on 5 - 15 ja jossa paine on 3 - 20 bar ja viipymäaika 10 - 60 min, - annetaan massan reagoida peroksidin kanssa niin pitkälle, että vielä jäljellä 10 oleva peroksidimäärä on korkeintaan 5 kg H202 massat onnia kohti, - erotetaan kaasua massasta sen ollessa yli 3 bar'in paineessa erotetun kaasumää-rän ollessa 40 - 90 % massassa olevasta kaasumäärästä, - työnnetään esireaktorin paineella massa ilmanpaineisen valkaisutornin alaosaan, josta massa virtaa ylöspäin, ja 15. poistetaan massa valkaisutornin huipusta painovoiman avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että peroksidiannostus on 5 - 30 kg/adl, edullisesti noin 10 kg/adt.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä. että happea syötetään peroksidivaiheeseen noin 0 - 20 kg/adl, edullisesti noin 5 -10 kg/adt.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 lämpötila csircaktorissa on 60 - 100 °C, edullisesti 90 - 100 °C. 6 103818