DE3037718C2

DE3037718C2 -

Info

Publication number: DE3037718C2
Application number: DE19803037718
Authority: DE
Inventors: Hortensia Nancy Fernandez Cerro La Habana Cu Rodriguez; Maria Elena Naranjo Parraga La Habana Cu Cespedes; Julio Alvarez Cerro La Habana Cu Cordoves
Original assignee: MINISTERIO de la INDUSTRIA AZUCARERA VEDADO HAVANNA/LA HABANA CU
Current assignee: MINISTERIO de la INDUSTRIA AZUCARERA VEDADO HAVANNA/LA HABANA CU
Priority date: 1980-10-06
Filing date: 1980-10-06
Publication date: 1987-12-03
Also published as: DE3037718A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bleichen von Bagasse pulpe, die dabei a) in einer ersten Stufe durch Chlorieren und/oder Behandeln mit Chlordioxid oder Wasserstoffperoxid, b) in einer zweiten Stufe durch alkalisches Extrahieren und c) in einer dritten Stufe durch Behandeln mit einem Hypochlorit und/oder Chlordioxid und/oder Wasserstoffperoxid gebleicht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung von Pulpe und Papier anwendbar und ermöglicht insbesondere die Herstellung von verschiedenen Papiersorten.

Verfahren zum Bleichen von Pulpe sind bekannt. (The obtain ment of wood sulphate pulp bleached with alkali-oxygen, N. Hartler, H. Norrstrom & S. Rydin. Svensk Papperstidning; arg. 73 Contribution to problems of delignification of wood sulphate pulp with oxygen, N. Gadjos, Papir a Celulosa c. 3 1973; Developments of bleaching with oxygen, I. Croon & D.H. Andrews Tappi V. 54, No. 11, 1971).

Gemäß der letztgenannten Druckschrift ist versucht worden, Sauerstoff zum Bleichen von chemischer Holzpulpe einzu setzen und an diesen Verfahrensschritt weitere Bleich stufen anzuschließen, wobei verschiedene Stufenfolgen eingehalten wurden. Die Bereiche, in denen sich die Ver fahrensbedingungen dabei bewegen, unterscheiden sich von der vorliegenden Erfindung zum Beispiel darin, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren mit einer geringeren Konsistenz und einem höheren Prozentsatz an Magnesiumcarbonat gear beitet wird. Es wurde festgestellt, daß eine hochwertige chemische Holzpulpe erhalten werden kann, wenn die Ver fahrensmerkmale der Behandlung mit Sauerstoff entsprechend gewählt werden. Außerdem ist versucht worden, die Umwelt belastung und die Verfahrenskosten zu vermindern.

Die Technologie des Bleichens des Unternehmens "Cellulose de Aquitaine" (Pulp and Paper International March, 1975) wurde dadurch modifiziert, daß zusätzlich eine Sauerstoffbehandlung in einem alkalischen Medium erfolgte. Dadurch ergaben sich folgende Vorteile:

a)70%ige Abnahme der Färbung der Bleichabwässer, b)50%ige Abnahme von BOD₅, c)Verbesserung der Helligkeitsstabilität, d)Möglichkeit des Bleichens von Pulpen mit größeren Werten der anfänglichen Kappa-Zahl, e)45% Abnahme der erforderlichen Chemikalienmengen, insbesondere der Chlormenge.

Bei diesem bekannten Verfahren wird Pulpa aus Hartholz eingesetzt, dessen morphologische Merkmale jenen von Bagasse ähnlich sind.

Das Verfahren zum Bleichen von chemischer Holzpulpe unter Einsatz von Sauerstoff erfordert härtere Bedingungen als sie zum Bleichen von Bagassepulpe nötig sind, da im ersteren Fall mehr als vier Bleichstufen durchlaufen werden, welche die Kosten des Verfahrens und die Umwelt belastung erhöhen. Im Fall von Bagasse hat sich über raschenderweise gezeigt, daß vier Bleichstufen ausreichen, um einen genügenden Bleichungsgrad zu erreichen.

Aus "Tappi", 54 (1971), Heft 6, S. 962 bis 967 war ein Verfahren zur kontinuierlichen Sauerstoffbleiche von Zellstoff-Pulpe aus Holz, wie Kiefernholz, Eukalyptusholz oder Holz der austra lichen Akazie, bekannt.

In zahlreichen Versuchen wurde jedoch festgestellt, daß beim Bleichen mit Sauerstoff im alkalischen Medium trotz des Ein satzes von Inhibitoren sowohl die Viskosität, als auch die Aus beute der Pulpen in der Sauerstoffbehandlungsstufe deutlich ab nehmen, was selbstverständlich unerwünscht ist.

Diese Literaturstelle gibt nicht nur keinerlei Hinweis auf eine Sauerstoffbehandlung von Bagasse-Pulpe, sondern dürfte darüber hinaus die Befürchtung nahelegen, daß im Fall einer Bagasse-Pulpe ein solcher Zelluloseabbau in besonders hohem Maße zu erwarten sei, weil der Rohstoff Bagasse aus äußerst kurzen Fasern von durchschnittlich 1,2 mm Länge besteht. Die Struktur der Bagasse ist nicht wie die der Weichhölzer röhrenförmig, son dern aus beliebig gestalteten Gefäßen und Fasern aufgebaut. Diese morphologische Besonderheit bewirkt eine außergewöhnliche Reaktivität des Materials, beispielsweise gegenüber einem die Zellulose abbauenden Reaktanten. Es war daher seit langem be kannt, daß nach üblichen Verfahren behandelte Bagasse-Pulpen schlechtere Eigenschaften als Holz-Pulpen aufweisen. Das Buch "Pulp and Paper", Band I, 3. Auflage, 1980, S. 545 bis 548, James P. Casey, befaßt sich mit dem Bleichen von Bagasse pulpen mit Hilfe einer Sequenz von Bleichstufen, die als CEH-Sequenz und CEHD-Sequenz beschrieben sind. Bei den dort be schriebenen Verfahren werden zum Bleichen hohe Mengen an Reagen zien, speziell an elementarem Chlor, Hypochlorit und Chlordioxid eingesetzt, die einerseits zu einem hohen Abbau der Bagasse- Pulpe und andererseits zu außerordentlichen Schwierigkeiten im Hinblick auf die damit verbundene Umweltverschmutzung führen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein wirk sames Verfahren zum Bleichen von Bagasse-Pulpe zur Verfügung zu stellen, bei dem der Abbau der Bagasse weitgehend vermieden wird, das bei niederer Konsistenz der Pulpe und daher im homo genen Medium durchgeführt werden kann und bei dem ein hoher Anteil der sonst erforderlichen Reagenzien eingespart wird.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum Bleichen von Bagassepulpe, die dabei a) in einer ersten Stufe durch Chlo rieren und/oder Behandeln mit Chlordioxid oder Wasserstoff peroxid, b) in einer zweiten Stufe durch alkalisches Extra hieren und c) in einer dritten Stufe durch Behandeln mit einem Hypochlorit und/oder Chlordioxid und/oder Wasserstoffperoxid gebleicht wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor der Stufe a) die Bagassepulpe d) mit einer Säure vorbehandelt und dann e) bei einer Konsistenz von 10 bis 20% mit Sauerstoff unter einem Druck von 4 bis 10 bar in Gegenwart von sowohl Natrium hydroxid oder eines anderen Alkalimetallhydroxids in einer Kon zentration von 1,2 bis 6,8%, bezogen auf die trockenen Fasern, als auch eines Magnesiumsalzes in einer Konzentration von 0,5 bis 3%, bezogen auf die trockene Pulpe, bei einer Temperatur von 105 bis 125°C während einer Zeit von 30 bis 90 min umge setzt wird.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren sind die Stufe d) und die Bedingungen in der Sauerstoff-Behandlungsstufe e), durch die gewährleistet wird, daß der unerwünschte Abbau der Bagasse weitgehend unterdrückt wird.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der Chlorierungsstufe das Chlor vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 3%, bezogen auf die trockene Pulpe, eingesetzt und eine Chlorierungszeit von 30 bis 60 min eingehalten. Bei der alkalischen Extraktion wird bevorzugt, das Natrium hydroxid in einer Menge von 0,5 bis 3%, bezogen auf die trockene Pulpe, anzuwenden und eine Verweilzeit von 30 bis 90 min einzustellen.

In der Stufe der Hypochlorierung wird vorzugsweise das Chlor in einer Menge von 0,4 bis 1,6%, bezogen auf die trockene Pulpe, eingesetzt und ein pH-Wert von 10 bis 12 und eine Verweilerzeit von 90 bis 180 min eingestellt. Bei Verwendung von Chlordioxid wird dieses in der ersten Stufe bevorzugt in einer Menge von 0,2 bis 1% und in den weiteren Stufen in einer Menge von 0,2 bis 0,8% eingesetzt. In der Stufe der Wasserstoffperoxid-Behandlung wird vorzugsweise Wasserstoffperoxid in einer Menge von 0,2 bis 1,2%, einge setzt und in dieser Stufe ein pH-Wert von 9 bis 11 eingestellt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Bleichen von Bagasse- Pulpe werden die nachstehenden außerordentlichen Vorteile er zielt:

a) Das Verfahren kann bei relativ niedrigen Temperaturen durch geführt werden und spart daher Energie.
b) Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Konsistenz der behandelten Pulpe wesentlich gegenüber dem Stand der Technik herabgesetzt werden, d. h. um etwa 60%. Daraus ergibt sich eine leichtere Handhabbarkeit der Pulpe in der Bleichvorrichtung und den entsprechenden Hilfsvorrichtungen, wie Pumpen und Ventilen. Auch entfallen speziell konstruierte und daher kostspielige Reaktoren, weil bei der erfindungsgemäß behandelten Pulpe die Explosions- und Brandgefahr wesentlich herabgesetzt ist, was bei Einsatz von elementarem Sauerstoff besonders wichtig ist. Weiterhin garantiert eine niedrige Konsistenz ein homogenes Bleichen und vermeidet unerwünschte Schwankungen im Bleicher gebnis.
c) Durch den Einsatz von elementarem Sauerstoff werden beim be anspruchten Verfahren im Vergleich zu bekannten Verfahren bis zu 50% Chlor eingespart. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet daher eine Lösung für das größte Problem, d. h. die Umweltbelastung im Bereich des Pulpe- Bleichens. Das Verfahren vermindert deutlich den Bedarf an bio logischem Sauerstoff. Dieser Vorteil steht in enger Beziehung mit der Verminderung der Kappa-Zahl (40 bis 60%) während der Stufe der Behandlung mit Sauerstoff im alkalischen Medium. Da raus ergibt sich die für die Praxis wesentliche Vereinfachung bei der Abwasserbehandlung.
d) Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Einsatz von Pulpen mit einer höheren Kappa-Zahl als dies bei bekannten Ver fahren möglich ist. Die Möglichkeit des Einsatzes von Pulpen mit hoher Kappa-Zahl ist deshalb günstig, weil die Blechabwässer dann weniger belastet, weniger gefärbt sind und daher eine geringere Gefahr für die Umwelt darstellen.
e) Die erfindungsgemäß behandelte Pulpe weist eine verbesserte Stabilität des Weißgrades auf.

Charakteristische Merkmale von erfindungsgemäß gebleichter Bagassepulpe sind folgende: Helligkeit 85 bis 90 Elrepho- Einheiten, Viskosität 22×10^-3 bis 28×10^-3 Pa · s, Reiß-Faktor über 55, niedriger Wert für BOD und QOD in Restflüssigkeiten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das nachfolgende Bei spiel erläutert.

Beispiel

Ungebleichte Pulpe wird vor dem Bleichen einer sauren Vorbehandlung unterworfen. Die Bedingungen für die Vor behandlung sind wie folgt:

Schwefelsäure:0,5 bis 2% (bez. Trockenmasse) Temperatur:Umgebung Zeit:5 bis 30 Minuten Konsistenz:3 bis 10%.

Nach Vervollständigung dieser Behandlung wird die Pulpe gewaschen, zentrifugiert und homogenisiert.

Behandlung mit Sauerstoff im alkalischen Medium

Die Reaktionsflüssigkeit wird aus behandeltem Wasser, einem Alkalimetallhydroxid und einem Magnesiumsalz mit folgenden Mengen hergestellt:

Hydroxid:1,2 bis 6,8% Magnesiumsalz:0,5 bis 3% Behandeltes Wasser:Erforderliche Menge, um eine Konsistenz von 10 bis 20% bei der Behandlung zu erreichen.

Die Reaktionsflüssigkeit und die Pulpe werden auf 80 bis 90°C erhitzt und homogen gemischt. Anschließend wird das Gemisch in einen Digestor gegeben, in dem die Temperatur 90 bis 120°C beträgt. Sauerstoff wird bis zu einem Druck von etwa 4 bis 10 bar eingeblasen. Die Temperatur wird auf 105 bis 125°C erhöht. In beiden Fällen dauert die Änderung der Verfahrensgröße nicht mehr als 5 Minuten. Die Suspension wird 30 bis 90 Minuten im Digestor gehalten. Dann findet das Blasen statt, und die Pulpe wird gewaschen und verdünnt.

Behandlung mit Chlor

Die Behandlung mit Chlor erfogt dadurch, daß man rasch und homogen die Pulpe mit Chlor (1 bis 3%, bezogen auf trockene Pulpe) mischt. Die erhaltene Suspension wird 30 bis 60 Minuten im Reaktionsgefäß gehalten. An schließend wird die Pulpe gewaschen und eingedickt.

Alkalische Extraktion

Für diese Stufe wird eine Reaktionsflüssigkeit aus folgen den Komponenten hergestellt:

Hydroxid:0,5 bis 3% Behandeltes Wasser:Nötige Menge, um eine Konsistenz von 10% zu erhalten.

Die Pulpe und die Reaktionsflüssigkeit werden auf 50 bis 70°C vorerhitzt und gemischt. Die erhaltene Suspension wird 0,5 bis 1,5 Stunden im Reaktionsbehälter gehalten. Schließlich wird die Pulpe gut gewaschen, um die Hypo chlorierung oder die Behandlung mit Chlordioxid anzu schließen.

Behandlung mit Chlordioxid

Die Pulpe aus der alkalischen Extraktion einer vorher gehenden Hypochlorierung oder Behandlung mit Chlordioxid wird auf 70 bis 80°C vorerhitzt.

Es wird eine Reaktionsflüssigkeit aus folgenden Komponenten hergestellt:

Chlordioxid:0,2 bis 0,8% (bez. Trockenmasse) Hydroxid:0,1 bis 0,4% (bez. Trockenmasse) Behandeltes Wasser:Nötige Menge, um eine Konsistenz von 12% zu erhalten.

Die Behandlungszeit beträgt 2 bis 3 Stunden. Anschließend wird die gebleichte Pulpe gewaschen und einer Behandlung mit Schwefeldioxid zugeführt, wenn sich die Pulpe in der Endstufe befindet. Für diese letztgenannte Behandlung gelten folgende Werte:

Schwefeldioxid:1 bis 2% Konsistenz:5 bis 10% Zeit:5 bis 10 Minuten

Hypochlorierung

Die Pulpe aus der alkalischen Extraktion von einer vorher gehenden Behandlung mit Chlordioxid oder einer Hypochlorie rung wird auf 35 bis 40°C erwärmt und dann mit der Reak tionflüssigkeit bei dieser Temperatur gemischt. Die Reaktionsflüssigkeit wird aus einer großen Menge Wasser und einer Natrium- oder Calciumhypochloritlösung her gestellt, wobei folgende Werte erreicht werden:

Hypochlorit:0,4 bis 1,6% (bez. Trockenmasse) Konsistenz:12%

Der pH-Wert wird auf 10 bis 12 eingestellt. Die Verweil zeit beträgt 90 bis 180 Minuten. Am Ende wird die Pulpe gewaschen und mit Schwefeldioxid behandelt. Falls es die letzte Stufe ist, muß diese Behandlung gemäß den Bedingungen erfolgen, die bei der Behandlung mit Chlordioxid angegeben sind.

Behandlung mit Peroxid

In dieser Stufe wird eine Reaktionsflüssigkeit aus behan deltem Wasser, Natriumhydroxid oder Schwefelsäure ent sprechend der Art des eingesetzten Peroxids, Natrium silikat, Magnesiumsalz und Peroxid unter Einhaltung folgender Bedingungen hergestellt:

Peroxid:0,2 bis 1,2% Natriumsilicat:0,1 bis 1% Magnesiumsalze:0,04 bis 0,08% pH-Wert:9,0 bis 11 Konsistenz:10 bis 18% Temperatur:60 bis 70°C Zeit:50 bis 180 Minuten.

Die Ergebnisse der vorstehenden Pulpebehandlung sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle

Die Tabelle ermöglicht einen Vergleich zwischen dem erfin dungsgemäßen Verfahren und einem üblichen Bleichverfahren. Es ergibt sich, daß die Qualität der Pulpe, die erfindungs gemäß durch die Stufenfolge O/ACED (O/A = Oxidation im alkalischen Medium) erhalten worden ist, so gut ist wie die Qualität der mit einer üblichen Stufenfolge CEHD gebleichten Pulpe. Jedoch ergibt sich im ersteren Fall eine wesentliche Ersparnis bei den zuzusetzenden Chemikalien.

Claims

1. Verfahren zum Bleichen von Bagassepulpe, die dabei

a) in einer ersten Stufe durch Chlorieren und/oder Behandeln mit Chlordioxid oder Wasserstoffperoxid,
b) in einer zweiten Stufe durch alkalisches Extra hieren und
c) in einer dritten Stufe durch Behandeln mit einem Hypochlorit und/oder Chlordioxid und/oder Wasser stoffperoxid

gebleicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Stufe a die Bagasse pulpe

d) mit einer Säure vorbehandelt und dann
e) bei einer Konsistenz von 10-20% mit Sauer stoff unter einem Druck von 4 bis 10 bar in Gegenwart von sowohl Natriumhydroxid oder eines anderen Alkalimetallhydroxids in einer Konzentration von 1,2 bis 6,8%, bezogen auf die trockenen Fasern, als auch eines Magnesiumsalzes in einer Konzentration von 0,5 bis 3%, bezogen auf die trockene Pulpe, bei einer Temperatur von 105 bis 125°C während einer Zeit von 30 bis 90 min umngesetzt wird.