SE507742C2 - Förblekningsbehandling av pappersmassa med klordioxid, alkali och komplexbildare utan mellanliggande tvättar - Google Patents

Description

507 742 10 15 20 25 30 35 2 föra filtrat från förblekningen utan att de ovan diskuterade kloridproblemen uppstår.

Det är i sig välkänt att utnyttja en behandling av massan med komplexbildare (Q-steg) för att eliminera störande joner av övergångsmetaller, främst mangan, och därigenom öka effek- tiviteten i. ett efterföljande peroxidbleksteg (P-steg). Ett sådant förfarande har utvecklats och kommersialiserats under namnet Lignox av Eka Nobel AB, Sverige. En behandling med komplexbildare görs normalt vid ett pH av 5 till 7 för att ge bästa eliminering av mangan. Det är även känt att behandla massa med komplexbildare i anslutning till ett klordioxid- steg. Således beskrivs i PCT-ansökan WO 96/06976 behandling med komplexbildare direkt före eller efter satsning av klor- dioxid utan mellanliggande tvätt i avsikt att kunna minska peroxidförbrukning och/eller höja ljushet i efterföljande P- steg. Betingelserna i Q- och D-stegen vid detta förfarande anges vara normala och endast generella intervall ges för pH och övriga parametrar. Genom PCT-ansökan WO 95/27100 är det likaledes känt att behandla massa med komplexbildare i an- slutning till ett klordioxidsteg och enligt denna ansökan kan behandlingen med komplexbildare göras före, efter eller i D- steget och företrädesvis görs behandlingen med komplexbildare och klordioxidblekningen i ett och samma steg vid ett pH av 3-7".

Föreliggande uppfinning syftar till att lösa de inled- ningsvis diskuterade problemen och avser ett förfarande för blekning av pappersmassa vid hårt sluten förblekning vilket innefattar en förbehandling av massan med klordioxid, följt av en alkalisering och därefter en behandling med komplexbil- dare före tvätt direkt följd av ett peroxidbleksteg. Förfa- randet definieras närmare i de efterföljande patentkraven.

Enligt föreliggande förfarande göres en inledande mild behandling med klordioxid där klordioxiden tillsättes främst i syfte att föroxidera massan så att metaller som stör pro- cessen, främst övergångsmetaller och i synnerhet mangan, blir mer frilagda och lättare kan bindas av komplexbildare som tillsättes i ett efterföljande steg före ett peroxidblek- ningssteg. Satsningen av klordioxid i den inledande behand- lingen skall vara så låg att den inte orsakar nämnvärda 10 15 20 25 30 35 507 742 3 problem vid återvinningen när filtratet återförs. Efter att tillförd klordioxid förbrukats görs en pH-höjning före till- sats av komplexbildare. Genom denna alkalisering erhålles ett sönderfall av eventuella restmängder av klordioxid i massan till inaktiva substanser. Alkaliseringen medför även att kal- cium faller ut på massan och därmed förs ut från den slutna delen av blekningen vilket är väsentligt för att förhindra ackumulering av kalcium i den slutna delen av blekningen. En ackumulering av kalciumjoner kan nämligen leda till svårarta- de utfällningar och inkrustbildning på processutrustningen.

Blekningen i efterföljande peroxidbleksteg kommer genom den föregående behandlingen enligt uppfinningen att kunna göras mer effektivt och ge massa med god styrka. Förfarandet är dessutom miljömässigt fördelaktigt vad beträffar bildning av klororganisk substans och fördelaktig med hänsyn till korro- sion och inkrustbildning i processutrustningen utan att kost- samma utstötningsmetoder för vare sig kalcium eller klorid behöver tillgripas.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan tillämpas vid blekning av pappersmassa av barr eller lövvedstyp. För- farandet kan utnyttjas för såväl sulfat- som sulfitmassa men är av störst intresse för sulfatmassa med hänsyn till att denna innehåller mer kalciumjoner som kan orsaka problem.

.Efter kokning och tvättning behandlas massan i moderna massabruk normalt med syrgas och alkali i ett syrgassteg för ytterligare delignifiering och utlöst vedsubstans avskiljs i ett tvättsteg. Den faktiska blekningen enligt föreliggande uppfinning inleds därefter med en mild klordi- oxidbehandling där mängden satsad klordioxid är högst 15 kg, räknat som kg aktivt klor, per ton massa. Klordioxidsatsning- en skall vara låg för att inte dyrbara utstötningsprocesser därefter för klorid skall krävas då filtratet återförs och gränsen går härvid vid en återföring av maximalt 2-3 kg klorid, räknat som kg Cl, per ton massa. Klordioxidtillsatsen i den inledan- de behandling, förblekningen, ligger därför lämpligen inom intervallet från 2 till 15 kg/ton massa och helst inom inter- vallet från 5 till 10 kg/ton, aktivt klor. roende av massans föregående behandling. Om massan efter kok- där klordioxiden räknas som Klordioxidsatsningen är i viss utsträckning be- 507 742 10 15 20 25 30 35 4 ning och tvätt syrgasdelignifierats kan mängderna ligga i nedre delen av givna intervall och i övre delen om den inte behandlats med syrgas i ett föregående steg. Det kan nämnas att normala satsningsmängder vid förblekning med klordioxid är ca 20 till ca 40 kg/ton om massan är syrgasdelignifierad och 40 till 70 kg/ton om massan ej syrgasdelignifierats. För- blekningen med klordioxid genomförs som konventionellt vid surt pH, vanligen från 2 till 4. Temperaturen i steget kan hållas mellan ca 40 och ca 90°C och steget kan genomföras vid sedvanliga massakoncentrationer av 8 till 16% och med uppe- hållstider som kan vara från 5 minuter till 1 timme.

Efter klordioxidbehandlingen följer> enligt föreliggande metod ett alkaliseringssteg som skall göras till ett pH av lägst 8,5. Alkaliseringen kan lämpligen göras med NaOH. Lämp- ligen görs alkaliseringen till ett pH av lägst 9,5. Den övre gränsen för pH-värdet bestäms bland annat av risk för ökad mängd återutfälld mangan på massan och lämpligen överstiger pH ej 11. Alkalisering är, såsom ovan nämnts, väsentlig dels för att inaktivera eventuella restmängder av klordioxid i massan genom att klordioxiden vid höga pH sönderfaller till klorat och klorit, och därigenom reagerar ingen restkemikalie med den senare tillsatta komplexbildaren, och dels för att kalcium återutfälls på massan vid högre pH.

.Efter alkaliseringen genomförs ett Q-steg, dvs ett kom- plexbildarsteg, lägst 8,5. bildaren kommer härvid att hålla joner av övergångsmetaller, vid det höga pH-värdet, Komplex- främst mangan, i lösning medan kalcium faller ut på massan, vilket, som nämnts, är fördelaktigt för att förhindra eller reducera utfällning av kalciumsalter som kan leda till igen- sättningar av rör och annan utrustning och minskad funktion hos utrustningen.

Som komplexbildare kan användas vilken som helst sådan som binder de aktuella störande spårmetallerna, främst man- gan, koppar och järn. Lämpliga komplexbildare är aminokar- boxylsyror, såsom t ex etylendiamintetraättiksyra (EDTA), di- etylentriaminpentaättiksyra (DTPA) och trietylentetraminhexa- ättiksyra (TTHA), aminofosfonsyror, såsom t ex etylendiamin- såsom t ex hydroxietyl- tetrametylenfosfonsyra, fosfonsyror, difosfonsyror, och polyfosfater. I praktiken användes som 10 15 20 25 30 35 507 742 5 komplexbildare vanligen EDTA eller DTPA och i föreliggande förfarande användes företrädesvis DTPA. Komplexbildarsteget genomföres vanligen vid förhöjd temperatur, från ca 40°C upp till 95°C och mängden komplexbildare, räknad som ren produkt, bör vara minst 0,5 kg/ton massa och kan uppgå till 5 kg/ton. intervallet från 1 till 2 Massakoncentrationen vid komplexbildarsteget är inte Företrädesvis ligger den inom kg/ton. kritisk utan kan variera till exempel från 2 till 20 viktpro- cent cellulosahaltigt material. Lämpligen ligger dock koncen- trationen inom intervallet från 8 till 16 % för att passa konventionell processutrustning. Behandlingstiden i Q-steget är beroende av bland annat temperaturen och bör vara minst 5 minuter och helst minst 60 minuter och kan om så erfordras uppgå till flera timmar.

De faktiska alkali och komplexbildare, tillsatserna av kemikalierna, klordioxid, i den ovan beskrivna trestegsbe- i en eller flera mixrar, handlingen kan t ex göras pumpar eller spädcirkulationer. De tre stegen i förbehandlingen ge- nomföres i en följd,utan mellanliggande tvättning. Den enligt efter tvätt, till där vanligen väteperoxid ut- ovan behandlade massan överförs därefter, (P-steg), nyttjas, även om det principiellt är möjligt att använda and- ett peroxidbleksteg ra peroxider. P-steget kan utföras på konventionellt sätt, dvs vid alkaliskt pH, temperatur av från ca 50 till ca 110°C och med en vanligen inom intervallet 10-12, en peroxid- satsning, väteperoxid eller motsvarande mängd annan peroxid, som vanligen ligger inom intervallet 5 till 50 kg/ton massa.

Peroxidsteget kan, om så önskas, kompletteras med en syrgas- tillsats och då lämpligen av minst 1 kg/ton massa. tillsatsen i detta steg uppgår lämpligen till högst 20 kg/ton Syrgas- massa och företrädesvis till högst 10 kg/ton massa. Massakon- centrationen i P-steget ligger normalt inom intervallet från 8 till 16%.

Efter P-steget tvättas massan och överförs normalt till ytterligare bleksteg, t ex ett. eller flera klordioxidsteg eller ett ytterligare peroxidsteg.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning är väl lämpat för utnyttjande i ett hårt slutet blekeri där alla föregående steg är alkaliska. Filtrat från P-steget kan återföras via 507 742 6 förbehandlingssteget direkt till kokartvätten eller till en därpå följande syrgasstegs tvätt.

Claims (9)

10 15 20 25 507 742 7 Patentkrav

1. Förfarande för blekning av pappersmassa, av att massan före ett peroxidbleksteg underkastas en för- blekningsbehandling i tre steg utan mellanliggande tvättar, varvid massan först behandlas med klordioxid i en mängd av högst 15 kg/ton, räknat som kg aktivt klor per ton, pH, därefter alkaliseras massan till ett pH av lägst 8,5 och sedan behandlas den med komplexbildare vid ett pH av lägst 8,5, kännetecknat vid surt varefter massan tvättas.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att massan behandlas med klordioxid i en mängd av från 2 till 15 kg/ton.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att klordioxidbehandlingen göres vid ett pH som ej överstiger 4.

4. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att alkali- seringen göres till ett pH av lägst 9,5.

5. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att som kom- plexbildare tillsättes dietylentriaminpentaättiksyra.

6. Förfarande enligt något av föregående krav, känneteck- nat av att tillsatsen av de tre kemikalierna klordioxid, al- kali och komplexbildare göres i en eller flera mixrar, pumpar eller spädcirkulationer.

7. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att peroxid- bleksteget genomföres i närvaro av syrgas.

.8. Förfarande enligt något av föregående krav, känneteck- nat av att filtratet från peroxidsteget återförs via förbe- handlingssteget och därefter till föregående steg.

9. Förfarande enligt något av föregående krav, känneteck- nat av att massan utgöres av sulfatmassa.