NL8101748A - Werkwijze voor de bereiding van mechanische cellulose pulp. - Google Patents

Description

£

Br/Bl/lh/36

Werkwijze voor de bereiding vah mechanische cellulose pulp.

Gebleekte mechanische pulpen zoals houtslijp-pulp, houts tof pulp en thermomechanische pulp (zogenaamd TMP1 en chemisch gemodificeerde thermomechanische pulp (zogenaamd CTMP1, dat wil zeggen pulpen met opbrengsten van meer ^ van 90%, hebben in de gang gevonden voor produkteri op het gebied van de hygiene van betere kwaliteit, zoals "fluff” en “tissue-papier". Voor het bereiken van goede absorptie-eigenschappen is een laag harsgehalte vereist. Zo moet voor de beste kwaliteiten het DKM-extractgehalte van de pulp 10 minder dan 0,2% bedragen.

Dit wordt op vrij gemakkelijke wijze bereid in een open systeem, waarbij de pulp op de één..of andere wijze met aanzienlijke hoeveelheden water wordt gewassen tussen elke behandelingstrap en waarbij de pulp met peroxide wordt 15 gebleekt. Zelfs indien voldoende water ter beschikking staat is het mogelijk met een gebruikelijk waterrecirculatiesysteem te werken, hetgeen op grond van praktische overwegingen zeer gebruikelijk is.

De hars lost niet in de wasvloeistof op maar 20 wordt in colloidale toestand of in de vorm van grovere deeltjes in de vloeistof gedispergeerd, waarbij alkalische omstandigheden de voorkeur verdient. Met betrekking tot het hernieuwde gebruik van het toegepaste water bestaan ernstige bedenkingen en men is dan ook geneigd de recirculatie in s. 25 een aanzienlijke hoeveelheid te beperken tot slechts lage harsgehalten. Voor de bereiding van de betreffende produkten was het daarom in de industrie gebruikelijke de watersystemen niet verder te beperken dan tot een totaal verbruik van ten minste 15-20 m^ water per toriJ^e? een opbrengst van 90%. 30 Bij een lager waterverbruik kon hèt lage harsgehalte naar het schijnt niet in stand worden gehouden.

Een lager waterverbruik is echter tran belang in het bijzonder voor zover het gaat om afvalwaterzuiverings-methoden, maar ook indien warmte bij het proces moet worden 8101748 ·· -2- r teruggewonnen. Belangwekkende resultaten worden bereikt, indien het waterverbruik door afstelling kan worden vermin- 3 derd tot minder dan 10 m per ton pulp met een opbrengst van 90%.

5 Het wassen in tegenstroom is een algemeen bekend en op grote schaal toegepaste methode voor het winnen van geconcentreerde afvalvloeistoffen afkomstig van verschillende ontsluiitings trappen. Het materiaal, waarom het meestal gaat, is volkomen opgelost materiaal, dat als zodanig geen 10 moeilijkheden bij het uitwassen geeft. In het geval van sulfaatpulpen bereidt uit harsrijk hout kan de 'colloidale hars echter onder bepaalde omstandigheden worden.uitgezo.uten, waardoor het wassen moeilijk wordt. Dit probleem wordt in het algemeen echter opgelost door het uitwassen van de ach-15 tergebleven hars uit te voeren bij een volgende op geschikte wijze aangepaste meer-traps bleekbehandeling, waarbij goede waseenheden worden gebruikt met een vrij hoog waterverbruik. Een direkte koppeling tussen de techniek van het bereiden van mechanische pulpen en dergelijke en de methoden van het. 20 wassen in tegenstroom voor het winnen van afvalvloeistoffen afkomstig van de verschillende 'ontsluitingsprocessen wordt van nature niet mogelijk geacht, omdat hét moeilijk is te voorspellen hoe 'de relatief grof gedispergeérde hars zich. bij de mechanische pulpbereiding zal gedragen', wanneer deze 25 herhaald door een pulpvlies wordt gefiltreerd.

Gevonden werd nu, dat een dergelijke koppeling mogelijk. is vooropgesteld, dat de ‘omstandigheden worden aangepast aan de speciale eisen van de hars in hét geval van mechanische pulp.

.30 De mechanische pulpen, TMP of CTMP worden in het algemeen in een enigszins zuur of neutraal.milieu vervezeld, waardoor niet een stabiele harsdispersie wordt verkregen zelfs niet wanneer de mechanische behandeling wat betreft de blootstelling van de vezels daarvoor ideaal kan zijn.

35 Indien daarna bijvoorbeeld een peroxide-bleken in alkalisch milieu volgt, vergemakkelijkt het alkalische milieu het dispergeren van de hars.

Een wassen, dat tussen deze twee behandelings- 8101748 i -3- trappen wordt uitgevoerd, kan van groot belang zijn, omdat het lagere harsgehalte in de peröxide-oplossing, hetgeen op zichzelf gunstig is, de kans op coagulatié van harsdeeltjes verminderd en daardoor een grotere zekerheid bij de ver-5 wijdering van de hars verschaft. Wanneer echter gelijktijdig de gebruikte bleekvloeistof bij de bleektrap wordt gerecir-culeerd, hetgeen van belang is öm zowel het waterverbruik te verminderen en de chemicaliën voor het bleken op meer doeltreffende wijze te benutten schijnt de concentratie voor 10 het uitzouten verrassend snel te worden bereikt. Het is dan van belang de zo uitgezouten hars vrij snel uit te wassen met waswater waarvan de ionensterkte trapsgewijs afneemt tot zuiver water. Het wassen dient in hoö'fdzaak door verdringing te worden uitgevoerd en kan worden voortgezet tot 15 een hoge mate van verdringing voor opgelost materiaal. Voor een zo laag mogelijk waterverbruik dient voor de peroxide-trap een wassen te worden uitgevoerd gecombineerd met een wassen na de peroxidetrap. De wasvloeistof dient daarom in tegenstroom te worden gebruikt.

20 Op zeer verrassende wijze werd gevonden, dat onder toepassing van een dergelijke werkwijze pulpen met aanvaardbaar lage harsgehalten en tevens bij een zeef gering waterverbruik kunnen worden bereid.

In een proeffabriek werd ongebleekt CTMP-pulp 25 bereid door sparre spaanders, die ongeveer 1,2% hars bevatten, te impregneren met een natriumsulfietoplossing, waarbij de spaanders ongeveer 20 kg Na2SOg/ton kurkdroge spaanders absorberen. De spaanders werden met stoom tot 110°C voorverhit en daarna in een spaandervervezelaar vervezeld. De 30 pulpconcentratie na de spaandervervezelaar werd gemeten en bleek ongeveer 30 gew.% te bedragen. De pulp werd tot een pulpconcentratie van ongeveer 4% verdund en vervolgens op een pers ontwaterd tot een pulpconcentratie van ongeveer 30%. Het harsgehalte van de pulp na het persen werd geanaly-35 seerd.

Verscheidene proeven Werden uitgevoerd, waarbij de pulp na de vervezelaar maar voor het persen met water of een mengsel van water en gerecirculeerd water werd ver- 8101748 -4-

X V

dund. Door een steeds kleinere hoeveelheid vers water aan steeds grotere hoeveelheid gerecirculeerd voor het verdunnen van dé pulp te gebruiken kon de mate van afsluiting van het systeem worden verhoogd..

5 De analyses van het harsgehalte van de pulp vertoonden het in figuur 1 weergegeven verband tussen het harsgehalte in de pulp en de aan het systeem toegevoerde 3 hoeveelheid vers water, uitgedrukt in m vers water per ton pulp. ' 10 Door voor elke proef materiaalbalansen voor hars op te zetten was het mogelijk te berekenen hoeveel van dë hars in het recirculatiewater gedispergeerd wordt gevonden en door ontwateren en wassen kan worden verwijderd, resp. hoeveel hars niet op deze wijze kan worden verwijderd. De 15 volgende resultaten werden verkregen:

Toegevoegde hoeveelheid vers Hoeveelheid hars, die door 3 water, m /ton pulp wassen of ontwateren kan _' ' worden verwijderd, %.

20 5 0,25 10 0,45 20 0,57 30 0,61 25 De in figuur 1 weergegeven resultaten lichten één van de waargenomen feiten toe, waarop de uitvinding is gebaseerd. Bij de bereiding van ongebleekte CTMP-pulpeh brengt een toenemende afsluiting van het systeem met zich dat steeds kleinere hoeveelheden van de houthars in oplos-30 sing gaan of worden gedispergeerd en het harsgehalte van de pulpen toeneemt. Soortgelijke onderzoekingen bij de bereiding van thermomechanische pulpen leverden soortgelijke resultaten. De resultaten kunnen zo worden geïnterpreteerd, dat bij een toenemende afsluiting van het systeem een toenemend 35 uitzouten van de bij het vervezelen opgeloste of gedisper-geerde hars wordt bereikt. Bij de bereiding van ongebleekte mechanische pulpen voor toepassingsgebieden, die pulpen met een laag harsgehalte vereist, was het totnogtoe niet mogelijk 8101748 -5- de systemen in sterke mate af te sluiten.

Pulpen uit de bovenbeschreven proeffabriek werden daarna aan een alkalisch peroxidebleken onderworpen met onder andere de volgende doelstellingen: 5 - het verlenen van een lichtere kleur aan de pulp - het verlagen van het harsgehalte van de pulp.

De proeven werden 20 uitgevoerd, dat ongebleekte TMP- en CTMP-pulpen na het persen werden verdund met vers water of recirculatiewater van de bleektrap. Chemicaliën 10 voor het bleken werden met de pulpsuspensie gemengd bij een pulpconcentratie van ongeveer 12%, waarna de pulpsuspensie in een bleektoren werd geleid. Na het bleken werden de pulpen met vers water of reciréulatiewater verdund tot een pulpconcentratie van 4% en vervolgens uitgeperst tot een 15 pulpconcentratie van ongeveer 35%. Het harsgehalte van de pulpmonsters werd na het uitpersen bepaald.

Uit de onderstaande tabel blijken enkele voorbeelden van pulpen, die bij de bleekproeven werden toegepast. In de tabel zijn eveneens de bij de bleektrap toegepaste 20 chemische toeslagen vermeld.

Pulp Hars- Vóór het Hars- Chemische toeslagen gehalte bleken gehalte voor het bleken, vóór toegevoegd in de kg./ton pulp .

het vers pulp na--

persen, water, het &2°2 Na0iI Na” EDTA

% m^/ton pulp persensili- .......%..............caat CTMP 1 0,84 7,1 0,49 37 25 40 3,0 CTMP 2 0,81 23,9 0,27 25 18 50 3,8 CTMP 3 0,88 26,6 0,32 42 30 42 3,1 TMP 1,04 26,3 0,48 46 31 43 3,2

Door het opstellen van materiaalbalansen voor de hars bij de bleektrap is het eveneens mogelijk zo te berekenen hoeveel van de aanwezige hars werd gedispergeerd en dus kon worden uitgewassen, resp. hoeveel hars niet kon 25 worden uitgewassen. De in de bovenstaande tabel vermelde onderzochte pulpen leverden de volgende resultaten: 81 01 748 -6-

Pulp Vóór het Hars- Hars- Niet- Tempera- persen bij gehalte gehalte gedisper- tuur de bleek- in in pulp geerd bij de trap toe- pulp na het harsge- bleek- gevoegd voor bleken halte in trap,

vers bleken, en gebleekte °C

water, % persen, pulp, . . irr/ton pulp % % CTMP 1 5,5 0,49 0,16 0,05 70 CTMP 2 21,1 0,27 0,15 0,13 70 CTMP 3 18,4 . 0,32 0,15 . 0,13 .60 TMP 23,3 0,48 0,19 0,13 85

Na het bleken is het grootste gedeelte van de resterende hars door oplossen verwijderd. Door het alkalisch peroxide-blekën gaat de hars daarbij over in een zodariige vorm, dat deze niet neerslaat bij een toenemend afsluiten van het 5 systeem ten minste indien de Afsluiting binnen redelijke grenzen wordt gehouden. Het waterverbruik bij de afsluitings-proef met CTMP-pulp 1 komt overeen met ongeveer 6-10 m /ton pulp.

Bij het proefondervindelijke onderzoek van de 10 bereiding van gebleekte mechanische pulp werden de 'volgende resultaten gevonden: 1. Bij de bereiding van ongebleekte mechanische, thermo-mechanische en chemisch gemodificeerde thermomechanische pulpen gaat een gedeelte van de hars in het hout in - 15 oplossing of raakt deze gedispergeerd. De gedispergeer- de hars kan door wassen worden verwijderd.

2. Bij afsluiting van het systeem door gebruik, van recir-culatiewater zal voor ongeblèekte pulp een nog kleiner 20 gedeelte worden gedispergeerd. Het harsgehalte van de ongebleekte pulp neemt toe bij toenemende afsluiting door recirculatiewater te gebruiken.

3. Bij het bleken van deze pulpen wordt de hars in een 25 zodanige vorm gebracht, dat het grootste gedeelte van 81017 48 -7- de hars wordt gedispergeerd. De hars wordt bij het bleken op zodanige wijze gemodificeerd/ dat deze bij toenemende afsluiting van het systeem niet langer neerslaat.

5 4. De niet-dispergeerbare hoeveelheid hars in met peroxide gebleekte mechanische pulp bedraagt slechts 0,05-0,15%, betrokken op de pulp.

10 Deze ontdekkingen maken· het mogelijk. gebleekte mechanische pulp met een zeer laag harsgehalte te bereiden bij een laag waterverbruik, indien de pulp v66r en na het breken wordt gewassen en het gebruikte water in tegenstroom met de pulp wordt gerecirculeerd.

15 Een uitvoeringsvorm van de uitvinding is weer gegeven in figuur 2, tot welke uitvoeringsvorm de uitvinding uiteraard niet is beperkt.

Het systeem omvat een vervezelingstrap 1, een ontwaterings- of wastrap 2, een bleektrap 3, een wastrap 4, 20 een ontwaterings- en/of wastrap 5 en een droogtrap 6, waarbij de gebleekte pulp wordt gedroogd.

Aan de vervezelingstrap 1 worden spaanders toegevoerd, die onbehandeld, gestoomd en/of met chemicaliën geïmpregneerd kunnen zijn. Vanaf de vervezeling 1 wordt de 25 pulp toegevoerd aan de wastrap 2, die uitgevoerd kan zijn als een wassen op een filter of bij voorkeur een ontwateren of wassen op een pers. De pulpsuspensie wordt vóör de wastrap verdund met recirculatiewater 7 afkomstig van de bleektrap en, indien noodzakelijk, met recirculatiewater 8 af-30 komstig van de wastrap 2.

Na de wastrap 2 worden aan de ongebleekte pulp chemicaliën voor het bleken 9 en verdunningswater 10 toegevoegd, welk verdunningswater afkomstig is van de wastrap 4, waarna de zo verdunde pulp in de bleektoren 3 wordt geleid.

35 Na het bleken wordt dé pulp met recirculatie water 11 afkomstig van de wastrap 4 verdund en bij de wastrap 4 gewassen. Als verdringingsvloeistof 12 wordt recirculatiewater afkomstig van de was- en ontwateringstrap 5 8101748

* V

* -8- gebruikt. Vóór de droogtrap 6 wordt de pulp bij de ontwate-ringstrap 5 ontwaterd, hetgeen bij voorkeur een ontwateren of wassen op een pers kan zijn. Het recirculatiewater verlaat, het systeem via wastrap 2 bij 13. De wasvloeistof wordt 5 toegevoerd via wastrap 5.

Het bereikte effekt kan. op de volgende wijze worden toegelicht. CTMP-spaanders worden bij trap 1 vervezeld’. De pulpconcentratie na de vervezeling bedraagt 30%. De pulp wordt tot een pulpconcentratie van 48% ontwaterd op de ont-10 wateringspers 2. De pulp wordt daarna bij een pulpconcentratie van 12% gebleekt, op het wasfilter 4 gewassen en tenslotte op dé ontwateringspers ontwaterd tot een pulpconcentratie van 48%, voordat de pulp naar de drooginrichting 6 gaat.

15 Aan de hand van een automatisch model en de verkregen proefresultaten werden de harsbalansen voor het systeem berekend bij een verschillende mate van afsluiting.

Het volgende verband werd verkregen tussen de hoeveelheid recirculatiewater, die het systeem verlaat, het 20 wasrendement als mate waarin hars wordt opgelost of gedis-pergeerd bij de bleektrap en het harsgehalte in de gebleekte pulp. Aangenomen werd, dat h.et gehalte aan niet-dispergeer- bare hars in de pulp na de bleektrap 0,13% bedroeg. Verder werd aangenomen, dat het harsgehalte in de pulp na het ver-25 vezelen 0,9% bedroeg.

Afgevoerde hoeveel- Wasrendement als Harsgehalte 'in heid circulatie- mate, waarin hars gebleekte pulp, water, bij de bleektrap gew.% m /ton pulp wordt .opgelos.t.,.%.................

1 0,77 0,31 3 0,87 0,20 5 0,92 0,16 10 0,95 0,1.5.

üit de berekening blijkt, dat het mogelijk is bij sterke afsluiting van het systeem gebleekte mechanische 8101748 -9- pulp met een laag harsgehalte te bereiden vooropgesteld, dat de pulp in tegenstroom wordt gewassen.

Het peroxidebleken van mechanische pulp en dergelijke (pulpen met opbrengsten van meer dan 90%) leveren 5 onder normale omstandigheden een zeer grote hoeveelheid chemicaliën als residu, die niet op eenvoudige wijze kunnen worden benut door de bleekomstandigheden stringenter te maken, maar die wel in meer of meer sterke mate kunnen worden benut, indien de oplossing, die chemicaliën als residu 10 bevat, na het bleken gerecirculeerd wordt naar de ongebleekte pulp. Voor het uitvoeren van een dergelijk recirculatie-behandeling is een betere apparatuur vereist dan gewoonlijk wordt toegepast alsmede een betere regéling van de watersystemen. Proeven met een dergelijke recirculatie zijn met 15 relatief goed succes uitgevoerd, maar het rendement bleek laag, waarschijnlijk omdat verdunningsverschijnselen en andere storende effekten de methode op nogal onredelijke wijze beinvloeden.

Op zeer verrassende wijze werd nu gevonden, dat 20 onder nauwkeurig opgestelde omstandigheden een rendement van vrijwel 100% van het bleken met deze resterende chemicaliën kan worden bereikt. De vereiste omstandigheid is, dat de chemicaliën slechts met een te verwaarlozen verdunning worden gerecirculeerd en dat gebruikt waswater afkomstig 25 van het wassen na de vervezelingstrap voor het bleken slechts in een geringe hoeveelheid voor het verdunnen wordt toegelaten. Dit vereist op zijn beurt een nauwkeurig uitgebalanceerd recirculatiewatersysteem, waarbij het waswater van het wassen na de vervezelingstrap en van het wassen na de 30 bleektrap goed van elkaar worden gescheiden.

De beste wijze om deze twee behandelingstrappen van elkaar te scheiden zonder de kans dat de gerecirculeerde waterstromen met elkaar gemengd raken, terwijl tegelijkertijd de omstandigheden worden verschaft, die vereist zijn 35 voor een maximale recirculatie van de resterende chemicaliën afkomstig van de bleektrap, is het opnemen van een pers gebleken, direkt voor de bleektrap. Slechts een kleine hoeveelheid vloeistof van de voorafgaande trap komt dan in het 8101748 0 V ’ -10- watersysteem van de bleektrap terecht en bij een beperkte hoeveelheid waswater na de bleektrap behoeft slechts een kleine hoeveelheid recirculatiewater afkomstig van de bleektrap te worden geloosd. Naar mate de lozing kleiner is zal 5 de te benutten hoeveelheid resterende chemicaliën groter zijn. Door de kleinere verdunning van het systeem wordt eveneens de kans op storingen bij de bleekreakties met de resterende chemicaliën verminderd.

Rekeninghoudende met het bovenstaande kan het 10 bleekproces als volgt worden opgezet:

Voor de bleekinrichting wordt de pulp uitgeperst tot een droge stofgehalte van'ten minste '20%, hetgeen mogelijk in combinatie met een wasbehandeling plaatsvindt. Hogere droge stofgehalten verdienen de voorkeur, gewoonlijk van ten minste 15 30%, maximaal ongeveer 50% zou kunnen worden bereikt. De pulp wordt daarna met recirculatiewater afkomstig van de bleekinrichting, dat in te verwaarlozen mate kan zijn verdund en dat resterende chemicaliën van het bleken bevat, verdund tot een voor het bleken gebruikelijke pulpconcentra-20 tie, die mogelijk afhankelijk van de omstandigheden kan variëren van ongeveer 5-15%. Vervolgens worden verse peroxi-de-oplossing en noodzakelijke hulpchemicaliën. op bekende wijze met de pulp gemengd en wordt de pulp gedurende 'een geschikte periode, die aangepast is aan de in het systeem 25 heersende temperatuur, gebleekt. Gebruikelijke tijden zijn 0,1-4 uren bij normale temperaturen van 45-85°C. Bij het begin van het bleken is de pH hoog om geleidelijk af te nemen tot een waarde van 8-9. Het bleken wordt.altijd beëindigd voordat de chemicaliën geheel' zijn verbruikt ten 30 einde te voorkomen, dat een alkalische verkleuring optreedt. Om hoger lichtheidswaarden (= lichte kleur), te bereiken moet de hoeveelheid resterende chemicaliën gewoonlijk vrij hoog zijn. De pulp wordt dan toegevoerd aan een wastrap met een hoog waseffekt, bijvoorbeeld een wasfilter, waar de resteren-35 de chemicaliën bevattende oplossing wordt teruggewonnen.

Om de resterende chemicaliën bevattende oplossing niet te verdunnen dient het wassen te worden uitgevoerd met een geringe hoeveelheid wasvloeistof, dat wil zeggen bij een 8101748 s « -11- kleine verdunningsfaktor. Deze oplossing wordt dan voor het verdunnen direkt vóór de bleekinrichting gerecirculeerd.

De werkwijze wordt toegelicht aan de hand van de volgende laboratoriumproeven alsmede proeven in een proef-5 fabriek op halftechnische schaal. Het effekt van de direkt gerecirculeerde, resterende chemicaliën bevattende oplossing afkomstig van de peroxidebleektrap wordt toegelicht aan de hand van een laboratoriumproef, waarbij een thermomechanische pulp ’ eerst met verse chemicaliën werd gebleekt, waarna de 10 resterende chemicaliën bevattende oplossing ten aanzien van peroxide werd getitreerd en werd aangevuld met vers peroxide, natriumhydride, natriumsilicaat en magnesiumsulfaat tot dezelfde totale concentratie als bij de voorafgaande bleek-proeven, waarna de pulp op analoge wijze werd gebleekt met 15 de nieuwe bleekoplossing. Dit werd nog eens herhaald en de resterende chemicaliën bevattende oplossing van deze laatste proef werd gerecirculeerd teneinde te controleren 'of het bleken niet op nadelige wijze werd beïnvloed wanneer de hoeveelheid organisch materiaal in de gerecirculeerde, reste-20 rende chemicaliën bevattende oplossing werd verhoogd. Zoals uit de onderstaande tabellen blijkt leverden de verschillende varianten nagenoeg hetzelfde resultaat. Dit werd bereikt door het bleken telkens uit te voeren bij een pulpconcentra-tie van 12% en een hoog peroxidegehalte in de resterende 25 chemicaliën bevattende oplossing.

Bij lagere analoge proeven, waarbij de resterende chemicaliën bevattende oplossing in sterke verdunde toestand werd gerecirculeerd en het bleken bij een iets lagere pulpconcentratie werd uitgevoerd werd een iets minder goede 30 lichtheid voor het toegevoegde peroxide verkregen (ongeveer twee eenheden lager dan bij de grootste toegevoegde hoeveel-heidl.

8101748 -12-

Gebruikelijk peroxidebleken met verse chemicaliën voor het bleken.

Proef 1

Peroxidebleken 5 Pulpconcentratie % 12

Tempertuur °C 40

Tijd . . min 120

Waterstofperoxide kg/ton 40 • Φ Na-silicaat kg/ton 30

MgSo4 kg/ton ·“' 0,5 .

NaOH kg/ton 28 32 36

Begin pH 11,5 11,7 11,9

Eind pH 10,3 110,5 10,6 g Resterend peroxide g/1 2,92 3,02 2,99

Resterend peroxide kg/ton 2.1,4 22,1 21,9

Verbruikt peroxide kg/ton 1.8,6 17,9 . 1.8,1

Analyses:

Lichtheid %ISO 77,4 77,4 77,8 20 -- 3

Peroxidebleken onder toepassing van 4,66 m /ton gebruikte bleekvloeistof van proef 1 en aanvulling in de vorm van verse chemicaliën.

25 Proef 2.

Peroxidebleken

Pulpconcentratie % 12

Temperatuur °C. 40

Tijd min 120 v] 30 Waterstofperoxide kg/ton 26 4+xx)(^3,61=40

Na-silicaat kg/ton 10,7+(19,3)=30

MgS04 kg/ton 0,06+(0,44)=0,5

NaOH kg/ton 23+(5) 27+(5) 31+(5)

Begin pH 11,5 35 Eind pH 9,9 10,1 10,3

Resterend peroxide g/1 2,79 2,74 2,69

Resterend peroxide kg/ton 20,5 20,1 19,7

Verbruikt peroxide kg/ton 10,5 . 19,9. 20,3 8101748 -13-

Analyses:

Lichtheid %ISO 77,3 77,5 76,2 'Aanvullende chemicaliën xx^Chemicaliën in de resterende oplossing.

3 5 Peroxidebleken onder toevoeging van 4,62 ia /ton gebruikte bleekvloeistof afkomstig van proef 2 en aanvullende chemicaliën in de vorm van verse chemicaliën.

Proef 3

Peroxidebleken 10 Pulpconcentratie % 12

Temperatuur °C 40

Tijd min 120

Waterstofperoxide kg/ton x^27,9+xx^ (12,1)=40

Na-silicaat kg/ton 11,0+(19,0)=30 15 MgS04 kg/ton 0,06+(0,44)=0,5

NaOH kg/ton 27,7(0,3) 31,7+(0,3) 35,7+(0,3)

Begin pH 11,5 11,6 11/7

Eind pH 9,9 10,0 10,3

Resterend peroxide g/1 2,69 2,57 2,48 20 Resterend peroxide kg/ton 19,7 18,8 18,8

Verbruikt peroxide kg/ton 20,3 21,2 21,8

Analyses:

Lichtheid %ISO 78,1 78,4 78,7 25 ....................

Y j 1 Aanvullende chemicaliën xx^Chemicaliën in de resterende oplossing.

30 Het effekt van het wassen voor het peroxidebleken om te voorkomen dat voor hert wassen gebruikt water bij de vervezelingstrap het bleken stoort wordt aan de hand van een laboratoriumproef toegelicht.

Een mechanische pulp werd in een proeffabriek 35 bereid uit sparrespaanders, waarbij de sparrespaanders eerst op zodanige wijze met een natriumsulfietoplossing werden 8101748 -14- geimpregneerd, dat de spaanders ongeveer 20 kg Na2S03/ton kurkdroog hout absorbeerden. De geïmpregneerde spaanders werden vervolgens met stoom voorverh.it en in een spaander-vervezelaar tot pulp vervezeld. De na de vervezelaar verkre-5 gen pulp bezat een pulpconcentratie overeenkomende met ongeveer 25% en bevatte ongeveer 3 ton waterige oplossing per ton krukdroge pulp. De waterige oplossing bevatte uit het hout opgelost organisch materiaal en anorganische stoffen, natriumsulfiet en natriumsulfaat, afkomstig uit de 10 impregneeroplossïng. De lichtheid van de pulp werd gemetén en bleek. 50,1% ISO te bedragen.

Van de verkregen pulp werden 2 monsters getrokken. Het ene pulpmonster werd goed met water gewassen, zodat vrijwel al het organische en anorganische materiaal uit de 15 pulp werd verwijderd. De gewassen en niet-gewassen pulp-monsters werden in het laboratorium op bekende wijze met alkalisch peroxide gebleekt.

Eveneens werden proeven in een semi-technische inrichting uitgevoerd met inbegrip van de mogelijkheid van 20 het uitpersen van het water van de vervezelingstrap op een pers tussen het vervezelen en bleken voor een chemisch gemodificeerde thermomechanische proef (opbrengst 95-96%) .

De resultaten van de laboratoriumonderzoelcingeri, geïnterpoleerd naar lichtheden van 70, resp. 75% ISO, zijn in de 25 onderstaande tabel vermeld.

Wassen vóór het bleken_ Ongewassen Gewassen .

Lichtheid %IS0 70 75 70 75

Beroxidebleken

Pulpconcentratie % 12 12 12 12 30 Temperatuur °C 40 40 40 40

Tijd min 120 120 1.20 120

Waterstofperoxide kg/tón 24,0 43,5 24,0 43,5

Na-silicaat kg/ton 30 30 30 30 EDTA kg/ton 3 . 3 3X* 3xl 35 MgS04 kg/ton 0,5 0,5 0,5 0,5

NaOH kg/ton 19,2 30,5 10,2 30,5

Resterend peroxide kg/ton 3,0 9,0 8,0 17

Verbruikt peroxide kg/ton 21,0 34,5 16,0 26,5 81Ot 748 9 9 -15-

Toegevoegd in verband met het wassen vóór het bleken.

De resultaten van proeven op semi-technische schaal waren als volgt: 5 Wassen vóór het bleken Niet-gewassen Gewassen uit- uitgepe.rs.te. pulp geperste pulp

Peroxidebleken

Pulpconcentratie % 12 12

Temperatuur °C 50 50 10 Tijd min 100 100

Waterstofperoxide kg/ton 39,3 45,5

Na-silicaat kg/ton 41 42

MgSO^ kg/ton 0,5 0,5 EDTA kg/ton 6,2 3,1 15 NaOH kg/ton 29 30

Resterend peroxide kg/ton 7,3 22,6

Verbruikt peroxide kg/ton 32,0 22,9

Analyses: 20 Lichtheid %ISI 72,5 78,3

Analoge laboratoriumproeven voor zuivere thermomechanische pulp leverden de volgende resultaten: 25 _[...... ' -

Wassen vóór het bleken Niet gewassen Gewassen

Lichtheid %ISO 70 75 70 75

Peroxidebleken 30 Waterstofperoxide kg/ton 25 40 25 40

NaOH kg/ton 20 28 20 28

Resterend peroxide kg/ton 3,0 6,0 7,0 12,0

Verbruikt peroxide kg/ton 22,0 34,0 18,0 28,0 35 De andere bleekomstandigheden kwamen overeen met de omstan- 8101748 -ledigheden zoals bovenstaand vermeld.

Uit deze proeven blijkt/ dat het bij de verveze-lingstrap uit het hout opgeloste materiaal grote hoeveelheden peroxide verbruikt/ wanneer de pulp van de vervezelings-5 trap aan de bleektrap wordt toegevoerd zonder dat het opgeloste materiaal is verwijderd, terwijl uit deze proeven verder blijkt, dat het peroxidebleken van een mechanische pulp een grote overmaat peroxide vereist voor het bereiken van een optimaal bleekresultaat.

10 Bij de proeven werden dus de volgende resultaten verkregen: - Het gebruikte water afkomstige van het verve zelen van mechanische, thermo-mechanische en chemisch gemodificeerde thermo-mechanische pulpen bevat stoffen, die peroxide en 15 alkali bij het alkalisch peroxidebleken Verbruiken.

- Het bleken van dergelijke mechanische pulpen vereist een grote overmaat peroxide bij het bleken tot hoge lichtheids-waarden.

- De overmaat peroxide in het gebruikte water kan opnieuw 20 voor het bleken worden gebruikt, wanneer het gebruikte water gerecirculeerd wordt naar de bleektrap.

Op basis van deze resultaten zijn verschillende systeemkoppelingen onderzocht volgens methamatische modellen. Het bleek nu mogelijk apparatuur en bedrijfsomstandigheden 25 op geschikte wijze zo met elkaar te verenigen, dat een overdracht van teveel behandelingswater voorkomen wordt van de vervezelingstrap naar de bleektrap, waar het behandélings-water van de vervezelingstrap chemicaliën voor het bleken verbruikt, en dat gelijktijdig peroxide bevattend behandel 30 lingswater na de bleektrap met een hoge nuttige effekt na het bleken wordt gerecirculeerd, waardoor dit peroxide op doeltreffende wijze wordt benut.

Een voorbeeld van uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is weergegeven in figuur 3.

35 De mechanische pulp afkomstig van de vervezelings trap 1 wordt toegevoerd aan een pers 2, waar het behandelings— water van het vervezelen door wassen wordt verwijderd via 8. Voor de bleektrap 3 worden verse chemicaliën voor het 8101748 9 $ -17- bleken toegevoegd via stroom 5 en wordt de resterende chemicaliën bevattende oplossing van het peroxidebleken toegevoegd via de recirculatiestroom 6. De pulpsuspensie gaat naar de bleektrap 3, die bij voorkeur een bleektoren kan omvatten.

5 Vanaf de bleektrap 3 wordt de pulpsuspensie toegevoerd aan een wastrap 4, waar een wassen in een doeltreffende wasinrichting, bij voorkeur een wasfilter, plaatsvindt, waaraan wasvloeistof 7 wordt toegevoerd. De wasvloeistof 7 kan zuiver water of gebruikt water van volgende behandelingen, bijvoor-10 beeld een ontwatering, zijn.

Het berekeningen is gebleken, dat bij toenemend droge stofgehalte na het persen bij trap 2 toenemende hoeveelheden chemicaliën verbruikend behandelingswater afkomstig van de vervezelingstrap worden uitgeperst, terwijl 15 tegelijkertijd meer chemicaliën bevattend behandelingswater 6 naar de bleektrap kan worden gerecirculeerd. Door opname van een wastrap 4 na het bleken en de wastrap uit te voeren als een verdringingstrap, terwijl gelijktijdig wasvloeistof wordt toegevoegd in een hoeveelheid overeenkomende met een 20 kleine verdunningsfaktor een groot gedeelte van de werkzame chemicaliën, die na het bleken zijn achtergebleven, naar de bleektrap kunnen worden gerecirculeerd.

Het effekt dat bereikt wordt bij toepassing van een methode volgens figuur 3, in vergelijking met een metho-25 de, waarbij al het behandelingswater van de vervezelingstrap aan de bleektrap wordt toegevoerd en geen behandelingswater aan de bleekinrichting wordt gerecirculeerd, is gesimuleerd in een mathematisch procesmodel volgens figuur 3. De pulpen, namelijk CTMP-pulpen, zijn, naar wordt aangenomen, goed 30 gewassen vóór het bleken en vereisen een peroxide-toeslag van 40 kg H202/ton pulp. De pulpen worden tot 75% ISO gebleekt. Rekeninghoudende met de tegenwoordige kostprijzen van chemicaliën, te weten ongeveer Hfl 2,-/kg H202 en Hfl 0,35/kg NaOH worden de volgende besparingen op chemica-35 liën bereikt ten opzichte van de tegenwoordige stand der techniek.

Door opname van een perstrap 2 in figuur 3 worden de volgende besparingen op chemicaliën bij verschillende 8101748 -18- pulpconcentraties na de perstrap bereikt:

Pulpconcentratie Besparingen op che'mica- na de perstrap 2, % liën Hfl/ton pulp 20 16 5 30 18 40 20 50 22

De besparingen op chemicaliën in de boyehstaande tabel zijn van toepassing op een verdunningsf.ak.tor bij de 3 10 wastrap 4 overeenkomende met 1 m /ton pulp.

Onder toepassing van een normaal wasfilter in plaats van een pers op de plaats 2 wordt een besparing op chemicaliën overeenkomende met ongeveer Efl.l3,5/ton pulp bereikt.

15 De bereikte besparingen op chemicaliën zijn zeer groot en brengen een aanzienlijke kostenbesparing bij de bereiding van gebleekte 'mechanische pulp met zich mee.

Een bovenste grens voor de pulpconcentratie zal bij een pulpconcentratie van ongeveer 50% liggen. Boven 20 deze concentratie is het moeilijk de pulp verder te ontwateren/ terwijl het bovendien moeilijk zal zijn de pulp weer te vervezelen vöór de bleektrap.

3

De verdunningsfaktor van 1 m /ton pulp levert 3 een iets beter resultaat dan 2 m /ton, die op zijn beurt 3 25 betere resultaten levert dan een verdunningsfaktor van 3 m / ton pulp.

Uit aanvullende onderzoekingen is gebleken’, dat soortgelijke resultaten worden verkregen ongeacht de 'gekozen bleekomstandigheden. Zo zijn bijvoorbeeld overeenkomstige 30 bleekonderzoekingen uitgevoerd, waarbij de pulpconcentratie tussen 5 en 15% werd gevarieerd en de temperatuur bij de bleektrap tussen 40 en 85°C werd gevarieerd bij een overeenkomstige verblijftijd tussen 0,1-4 uren.

Het zal duidelijk zijn, dat de uitvinding niet 35 tot de beschreven uitvoeringsvorm is beperkt maar binnen het kader van de grondgedachte van de .uitvinding kan worden gevarieerd.

8101748

Claims (8)

1. Werkwijze voor het bereiden van een nagenoeg harsvrije cellulose pulp in een opbrengst van meer dan 90%, bijvoorbeeld thermo-mechanische of chemisch gemodificeerde mechanische pulp door mechanische vervezeling van houtmate- 5 riaal en daarna volgens bleken, welke werkwijze uitgevoerd wordt in een afgesloten systeem overeenkomende met een hoe- 3 veelheid afvalwater van ten hoogste 15 m per ton pulp, 3 bij voorkeur ten hoogste 10 m per ton pulp, met het kenmerk, dat het behandelifigswater van de verveze-10 lingstrap en van de bleektrap van elkaar gescheiden worden gehouden, dat de overmaat behande lings water van de werkwijze afgevoerd wordt bij een wastrap opgenomen na de vervezelings-trap en dat de overmaat behandelingswater van de bleektrap wordt gebruikt voor het verdunnen of wassen van de pulp na 15 de vervezelingstrap en dat het waseffekt van opgelost materiaal ten minste 70%, bij voorkeur ten minste 80%, in het bijzonder ten minste 85% bedraagt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de bleektrap een alkalische bleektrap, bij voorkeur een 20 peroxidebleektrap is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vervezelingstrap een vervezelingstrap in een kegel-vervezelaar is.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 25 dat het behandelingswater afkomstig van de vervezelingstrap en van de bleektrap van elkaar geschéideri worden gehouden door tussen de trappen een tussenwastrap op te nemen, bij voorkeur in de vorm van een wassen op een pers.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, 30 dat de wastrappen vó6r, resp. na de bleektrappen in serie zijn gerangschikt en dat het waswater dientengevolge in tegenstroom ten opzichte van de pulpstroom wordt gevoerd.

6. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het bleken uitgevoerd wordt bij een temperatuur boven 35 60°C, bij voorkeur bij 70-85°C.

7. Werkwijze volgens één of meer der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de pulp na het mechanisch 8101748 -20- verve zelen uitgeperst wordt tot een pulpconcentratie van 25-50%/ bij voorkeur 30-45%, waarna de pulp in hoofdzaak met resterende bleekvloeistof afkomstig van de bleektrap wordt verdund. 5

8» Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de overmaat bleekvloeistof van de bleektrap in geconcentreerde vorm wordt teruggewonnen bij een na de bleektrap opgenomen wastrap, waarbij de verdunningsfiaktor bij deze O wastrap beperkt wordt tot 0-2 m per ton pulp, bij voorkeur 3 10 0,5-1,5 m per ton pulp. » *· * 81 01748