FI85294B

FI85294B - Foerfarande foer blekning av kemiska pappersmassor.

Info

Publication number: FI85294B
Application number: FI864411A
Authority: FI
Inventors: Lucien Bourson
Original assignee: Atochem
Priority date: 1985-10-30
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1991-12-13
Also published as: DE3667184D1; EP0222674B1; FI864411A; ES2000019B3; DE222674T1; AU603556B2; AU6449286A; ATE48291T1; EP0222674A1; JPH0116958B2; FR2589494A1; ES2000019A4; NO864319L; JPS62141188A; PT83649A; ZA868275B; PT83649B; FR2589494B1; FI864411A0; NO864319D0

Description

1 85294

Kemiallisten paperimassojen valkaisumenetelmä

Kyseessä oleva keksintö koskee menetelmää, jonka avulla voidaan valkaista kemiallisia paperimassoja.

Kemiallisten paperimassojen, eli valkaisemattomien selluloosamassojen valkaisu, jotka on saatu keittämällä ligno-selluloosamateriaalia ns. sulfiitti-, sulfaatti- tai Kraft -menetelmän avulla natriumhydroksidin tai -karbonaatin kanssa, suoritetaan teollisuudessa tavallisesti käyttämällä klooria tai kloorijohdannaisia, joilla on kloorin tavoin hapettava luonne, kuten esimerkiksi klooridioksidia ClO^ tai natriumhypokloriittia NaOCl.

Mikään näistä hapettavista aineista ei kuitenkaan yksinään pysty varmistamaan hyvää valkaisutulosta yhdessä ainoassa käsittelyvaiheessa. On välttämätöntä suorittaa useita erillisiä työvaiheita ja välikäsittelyjä, kuten erikoisesti ns. alkaliliuoksessa uuttamisia.

On ehdotettu klooria sisältämättömien hapettavien aineiden käyttämistä avuksi peräkkäisissä valkaisuvaiheissa, jotka perustuvat klooria sisältävien aineiden vaikutukseen, jotta rajoitettaisiin niiden tavanmukaista käyttömäärää ja niiden käytöstä koituvia haitallisia seurauksia, kuten erikoisesti liian voimakkaan värisiä, saastuttavia ja syövyttäviä jätevesiä.

Siten on esimerkiksi ehdotettu, että peräkkäisten valkaisujen sarjassa, johon kuuluvat klassisesti seuraavat vaiheet: käsittely kloorin ja klooridioksidin avulla liuoksessa, ensimmäinen alkalinen uuttaminen natriumhydroksidin avulla liuoksessa, käsittely klooridioksidin avulla liuoksessa, toinen alkalinen uuttaminen, joka on samaa tyyppiä kuin ensimmäinen ja toinen käsittely klooridioksidin avulla liuoksessa, annetaan joko 2 85294 hapen vaikuttaa ensimmäisen alkalisen uuttamisen aikana tai vetyperoksidin vaikuttaa toisen alkalisen uuttamisen aikana.

Kun käytetään tällä tavoin, toinen toistensa asemesta yhtäältä happea ja toisaalta vetyperoksidia, voidaan kummassakin tapauksessa vähentää käytännöllisesti katsoen samalla tavoin kloorivalkaisuaineiden määrää, joka normaalisti on tarpeen tietyn valkaisuvaikutuksen saamiseksi, mutta se on vielä hyvin riittämätöntä menetelmän taloudellisuuden kannalta samoin kuin edellä mainittujen haittojen vähentämisen kannalta.

Keksinnön mukaisella menetelmällä on se etu, että kumpaankin edellä mainittuun tavoitteeseen päästään ilman, että koituisi minkäänlaista lopullisen valkaistun massan laadun heikkenemistä.

Sille on tunnusomaista se, että kemiallisen paperimassan val-kaisusekvenssissä, joka sisältää peräkkäin massan käsittelyn kloorilla ja klooridioksidilla liuoksessa, jotka vaikuttavat yhdessä kylvyssä, ensimmäisen alkalisen uuttamisen natrium-hydroksidin avulla liuoksessa, massan käsittelyn klooridiok-sidin avulla liuoksessa, toisen alkalisen uuttamisen natrium-hydroksidin avulla liuoksessa ja vielä käsittelyn klooridiok-sidin avulla liuoksessa, paperimassa joutuu samalla kertaa sekä hapen vaikutuksen alaiseksi ensimmäisen alkalisen uuttamisen aikana että vetyperoksidin vaikutuksen alaiseksi toisen alkalisen uuttamisen aikana.

Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erikoisen hyvin havupuusta tehtyjen kemiallisten paperimassojen valkaisemiseen.

Hapen määrä ensimmäisen alkalisen uuttamisen aikana on tavallisesti välillä 0,2 - 1 paino-% kuivasta massasta.

Toisen alkalisen uuttamisen aikana käytetyn vetyperoksidin määrä on useimmiten välillä 0,1 - 0,5 paino-% kuivasta massasta.

3 85294

Massan käsitteleminen kloorin ja klooridioksidin kanssa liuoksessa suoritetaan ennestään tunnetulla tavalla yhdessä käsittelykylvyssä ja käytetyn aktiivisen kloorin kokonaismäärä kloorin ja klooridioksidin muodossa on useimmiten välillä 3-10 paino-% kuivasta massasta ja klooridioksidin määrä voi edullisesti edustaa 10 - 70 %, etupäässä jopa 50 % aktiivisen kloorin kokonaismäärästä lämpötilassa, joka on tavallisesti välillä 20 - 50°C, noin 5 minuutista 60 minuuttiin aikana, ja klooridioksidin vaikutus tapahtuu samanaikaisesti tai mieluummin ennen kloorin vaikutusta, ja massan konsistenssi on tavallisimmin välillä noin 3 - 5 %.

Ensimmäinen alkalinen uuttaminen suoritetaan hapen mukana ollessa samoin kuin tavallisesti tämän reagoivan aineen puuttuessakin, lämpötilavälillä noin 50 - 80°C, ja vaikutus-ajan kesto on useimmiten 1 tunnista 2 tuntiin ja käytetyn natriumhydroksidin määrä on tavallisesti välillä 2-5 paino-% kuivan massan painosta, ja massan konsistenssi voi useimmiten olla 10 - 15 %.

Massan käsittely klooridioksidin avulla, mikä seuraa ensimmäistä alkalista uuttamista, kohdistuu massaan, jonka konsistenssi on välillä noin 10 - 15 %, noin 1 tunnista 4 tuntiin lämpötilassa, joka on tavallisesti välillä 60 - 90°C.

Toinen alkalinen uuttaminen, joka tapahtuu vetyperoksidin mukana ollen, suoritetaan lämpötilassa, joka on useimmiten välillä noin 70 - 90°C, noin 0,5 tunnista 2 tuntiin ja nat-riumhydroksidia käytetään sellainen määrä, joka edustaa tavallisesti 0,5-2 paino-% kuivasta massasta, ja massan konsistenssi on useimmiten välillä 10 - 15 %.

Massan käsittely klooridioksidin avulla, mikä seuraa toista alkalista uuttamista, suoritetaan olosuhteissa, jotka ovat analogiset niiden kanssa, jotka on selostettu käsittelyn yhteydessä saman reagoivan aineen kanssa ensimmäisen alka-lisen uuttamisen jälkeen.

4 85294

Klooridioksidin määrä, joka käytetään kaikkiaan massan kahteen käsittelyyn tämän reagoivan aineen avulla, jotka ovat vastaavasti ensimmäisen ja toisen alkalisen uuttamisen jälkeen, on riippuvainen keksinnön mukaisesti käytetyistä olosuhteista yhdistetyssä hapen ja vetyperoksidin kanssa tapahtuvassa käsittelyssä. Se on hyvin paljon pienempi, mikä käy ilmi jäljempänä olevista esimerkeistä, kuin tavallisesti vaadittava määrä, joka on välillä 1-4 paino-% kuivasta massasta ilman keksinnön mukaista yhdistettyä käsittelyä hapen ja vetyperoksidin kanssa saman valkaisu-tuloksen saavuttamiseksi kuin keksinnön mukaisesti meneteltäessä.

Keksinnön mukaisen menetelmän olosuhteet voidaan määrätä edullisesti siten, että se ei ylitä 1 % ja on jopa selvästi alle 0,5 paino-% kuivasta massasta.

Seuraavat esimerkit, jotka on annettu asian valaisemistar-koituksessa, mutta ei rajoittaviksi, selostavat keksintöä tai ne on annettu vertailemista varten.

Esimerkeissä selostettujen valkaisusekvenssien erilaisten peräkkäisten vaiheiden merkintää varten on otettu käyttöön seuraavat symbolit: C/D; massan käsitteleminen klooridioksidin ja kloorin kanssa yhdessä käsittelykylvyssä ja klooridioksidin vaikutus tapahtuu ennen klooria.

E.j: alkalinen uuttaminen natriumhydroksidin avulla liu oksessa .

E^/0: E.j happikäsittelyn kanssa.

D.j : massan käsitteleminen klooridioksidin avulla, mikä seuraa ensimmäistä alkalista uuttamista E^ tai E^O tapauksesta riippuen.

E2: sama merkitys kuin Ekillä.

5 85294 E2/P: E2 vetyperoksidin avulla tapahtuvan käsittelyn kanssa.

D2: sama merkitys kuin D^:llä ja D2 tulee toisen alkalisen uuttamisen E2 tai E2/P jälkeen tapauksesta riippuen.

Kaikissa esimerkeissä on reagoivien aineiden määrät ilmoitettu painoprosenteissa kuivan massan painosta, ellei ilmoiteta nimenomaan toisin.

Massan tila määritellään sen polymeerisaatioasteen dp:n avulla ja sen valkaisuasteen avulla ELREPHO-asteina: °ER, jonka asiantuntija mittaa yleisesti ELREPHO-spektrofoto-metrillä, valmistaja CARL ZEISS -yhtiö.

Esimerkki 1 KRAFT-keittomenetelmällä havupuusta valmistettu valkaisematon kemiallinen massa, jonka KAPPA -indeksi, jonka avulla ilmoitetaan massan sisältämä ligniini, on 30 ja jonka valkaisu-asteeksi on mitattu 26,6°ER, joutuu C/D käsittelyyn seuraa-vissa olosuhteissa: aktiivinen kloori, kokonaismäärä: 5,7 % aktiivinen kloori C102 : 14 % aktiivisen kloorin kokonaismäärästä

Cl02:n vaikutus : lämpötila: 25°C

käsittelyn kesto: 0,25 h

Cl2:n vaikutus : lämpötila: 40°C

käsittelyn kesto: 0,5 h massan konsistenssi : 3,2 %

Alkalinen uuttaminen E^/0, mikä seuraa tämän jälkeen, suoritetaan seuraavissa olosuhteissa:

NaOH : 3,9 % 02 : 0,5 % lämpötila : 60°C (paine on tässä tapauksessa 2 baaria) käsittelyn kesto : 1,5 h massan konsistenssi : 10 % 6 85294

Sen jälkeen suoritetaan seuraavasti: C102 : 0,3 %

lämpötila : 70°C

käsittelyn kesto : 2,5 h massan konsistenssi : 10 % E2/P seuraavalla tavalla:

NaOH : 0,75 % H202 : 0,20 %

lämpötila : 80°C

käsittelyn kesto : 1,5 h massan konsistenssi : 10 % ja lopuksi D2 alla olevalla tavalla: C102 : 0,2 %

lämpötila : 80°C

käsittelyn kesto : 2,5 h massan konsistenssi : 10 %

Valkaistun massan, joka on tuloksena lopuksi tästä valkaisu-sekvenssistä, valkaisuaste on 90,1°ER.

Vertailutarkoituksessa menetellään siten, että edellä selostettu ei sisällä hapen kanssa tapahtuvaa eikä vetyperoksidin kanssa tapahtuvaa käsittelyä.

Noin 89°ER (88,4°ER) valkaisuasteeseen ei päästä ennen kuin on käytetty keksinnön mukaiseen menetelmään verrattuna Cl02:n nelinkertainen määrä D^:ssä ja kolminkertainen määrä D2:ssa.

Samoin vertailutarkoituksessa, kun jätetään pois joko happi-tai peroksidikäsittely, ei päästä keksinnön mukaiseen menetelmään verrattuna valkaisuasteeseen 89°ER kuin olosuhteissa, joissa Cl02:n kulutus on D^:ssä ja D2:ssa ainakin 2 kertaa korkeampi kuin keksinnön mukaan meneteltäessä.

7 85294

Kun lopuksi käytetään vielä Cl02:n määriä vastaavasti D^:ssä ja D2:ssa, kuten keksinnön mukaisessa menetelmässä, saadaan tulokseksi kaikesta huolimatta paljon huonompi massan valkai-suaste, kun joko happi tai vetyperoksidi ei ole mukana konju-goidulla tavalla toistensa kanssa, kuten keksinnössä.

Kun siis käytetään D^rssä ja D2:ssa keksinnön mukaisessa menetelmässä, joka on selostettu tämän esimerkin alussa, mainitut määrät ClC>2:a, mutta jätetään pois vetyperoksidin kanssa tapahtuva käsittely, ei lopuksi saadun massan valkai-suaste ole kuin 84,9°ER.

Keksinnön mukaisesti suoritettu menetelmä antaa tulokseksi valkaistua massaa, jonka ominaisuudet, erikoisesti dp, ovat ainakin yhtä hyvät kuin tunnettujen menetelmien avulla saatujen valkaistujen massojen, vaikka olisi voitu pelätä päinvastaista .

Esimerkki 2

Kun keksinnön mukainen menetelmä suoritetaan, kuten on selostettu esimerkin 1 alussa, vaiheeseen asti, mutta D^:stä alkaen tavalla, joka eroaa esimerkki 1:n tavasta siinä, että D^:ssä ja D2:ssa käytetyt C102:n määrät ovat vastaavasti 0,1 % ja 0,4 % ja, että vetyperoksidin määrä vaiheessa E2/P ei ole enempää kuin 0,1 %, niin tällä tavoin valkaistun massan val-kaisuindeksi on vielä noin 88,5°ER.

Tämä esimerkki valaisee sitä tosiseikkaa, että vaikka käytetään vain hyvin pieni määrä vetyperoksidia, säilyy keksinnön mukainen hapen ja vetyperoksidin konjugoitujen vaikutusten moninkertaistava vaikutus täysin.

Claims

1. Kemiallisten paperimassojen valkaisumenetelmä, tunnettu siitä, että valkaisusekvenssissä, joka sisältää peräkkäin massan käsittelyn kloorin ja klooridioksidin avulla liuoksessa, jotka vaikuttavat yhdessä käsittelykyl-vyssä, ensimmäisen alkalisen uuttamisen natriumhydroksidin kanssa, massan käsittelyn klooridioksidin avulla, toisen alkalisen uuttamisen natriumhydroksidin avulla ja vielä massan käsittelyn klooridioksidin avulla, massa joutuu samalla sekä hapen vaikutuksen alaiseksi ensimmäisen alkalisen uuttamisen aikana että vetyperoksidin vaikutuksen alaiseksi toisen alkalisen uuttamisen aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massa on havupuusta saatua massaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen alkalisen uuttamisen aikana käytetyn hapen määrä on välillä 0,2-1 paino-% kuivan massan painosta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen alkalinen uuttaminen suoritetaan lämpötilassa välillä 50-80"C natriumhydroksidin avulla, jonka määrä on välillä 2-5 paino-% kuivan massan painosta.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan konsistenssi on välillä 10-15 %.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisen alkalisen uuttamisen aikana käytetyn vetyperoksidin määrä on välillä 0,1-0,5 paino-% kuivan massan painosta. 9 85294

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen alkalinen uuttaminen suoritetaan lämpötilavälillä 70 - 90°C natriumhydroksidin avulla, jonka määrä on välillä 0,5-2 paino-% kuivan massan painosta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen mentelmä, tunnettu siitä, että massan konsistenssi on välillä 10 - 15 %.

8 85294

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan käsitteleminen kloorin ja klooridioksidin avulla yhdessä käsittelykylvyssä suoritetaan lämpötilavälillä 20 - 50°C, ja aktiivisen kloorin kokonaismäärä kloorin ja klooridioksidin muodossa on välillä 3-10 paino-% kuivan massan painosta.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että klooridioksidi esittää 10 - 70 %, mieluummin jopa 50 % aktiivisen kloorin kokonaismäärästä.

11. Jomman kumman patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massan konsistenssi on välillä 3 - 5 %.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 9-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että klooridioksidin vaikutus tapahtuu ennen kuin kloorin vaikutus.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukainen mentelmä, tunnettu siitä, että massan käsittely klooridioksidin avulla, mikä seuraa ensimmäistä alkalista uuttamista ja massan käsittely klooridioksidin avulla, mikä seuraa toista alkalista uuttamista, suoritetaan lämpötilavälillä 60 - 90°C.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittely suoritetaan massalle, jonka konsistenssi on välillä 10 - 15 %. 10 85294