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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Waschen einer alkalischen Flüssigkeit.
Im Spezielleren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entfernen von
Extrakten und Metallen aus einer alkalischen Flüssigkeit in dem Waschbereich
einer Sulfatzellulosemühle.
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Bei
der Herstellung von Sulfatzellulosepulpe erbrachten neue Faseranlagen
mit hohem Durchsatz das Problem der nachteiligen Wirkung von Substanzen,
die von Harz und verschiedenen Metallen bei der Pulpeherstellung
stammen, da Faseranlagen zunehmend geschlossen werden und Wassermengen abnehmen.
Extrakte bzw. extrahierbare Substanzen bewirken nachteilige Adhäsion an
die Ausstattungsoberflächen.
Substanzen, die von Harz stammen, bewirken ebenfalls Lauf- und Qualitätsprobleme
bei Papier- und Kartonanlagen. Unter günstigen Bedingungen scheiden
sich einige Metallformen ab und sind daher nachteilig für das Pulpeherstellungsverfahren.
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Es
ist bereits bekannt, dass Extrakte und Metalle entfernt werden können durch
Flockung oder Präzipitation.
Diese bekannten Verfahren arbeiten wirkungsvoller unter neutralen
oder sauren Bedingungen. Jedoch das Abfallen des pH-Werts in den neutralen
oder sauren Bereich während
des Waschens von Sulfatzellulosepulpe führt zu ungewünschten
Reaktionen von Rest-Lignin und diese erschweren die praktische Durchführung bekannter
Verfahren.
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Es
gibt einige bekannte Verfahren zum Waschen einer alkalischen Flüssigkeit.
Eines von diesen ist offenbart in der WO-Patentanmeldung 88/04705. Diese
Anmeldung offenbart das Waschen von alkalischer faseriger Pulpe
in mehreren Schritten und das Absenken des pH-Werts in mindestens
einem Waschschritt auf ein Niveau, das niedrig genug ist, dass die
nachteiligen Substanzen aus der faserigen Pulpe entfernt werden
können
durch ein bekanntes Verfahren. Jedoch umfasst das in dieser Referenz
offenbarte Verfahren die ungewünschten
Reaktionen, die durch den pH-Wert-Abfall
der oben genannten Pulpe umfasst sind.
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Die
FI-Patentanmeldung 52876 offenbart ein zweites Verfahren. Dieses
Verfahren umfasst das Waschen von Zellulosepulpe in einer mehrstufigen Waschanlage,
wobei der pH-Wert der Pulpe durch Ansäuern der Waschflüssigkeit
für eine
verbesserte Waschwirkung abgesenkt wird. Das Verfahren verfolgt
die Ziele eines aufgehellten Abwassers, eines verringerten Aufschäumens auf
dem Siebniveau und einen verbesserten Helligkeitsgrad ungebleichter
Papierqualitäten.
Dieses Verfahren führt
ebenfalls zu einem niedrigen Gesamt-pH-Wert und dem Auftreten von
ungewünschten
Reaktionen in der Pulpe.
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Das
Verfahren der Erfindung erlaubt ein wirkungsvolleres Waschen von
Sulfatzellulosepulpe und eine wirkungsvolle Entfernung von Extrakten
und Metallen, ohne dass das pH-Wert-Niveau des Hauptstroms zu stark
erniedrigt wird und ohne Bewirkung anderer Probleme im Verfahren.
Das Verfahren der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Merkmale, die
in dem kennzeichnenden Teil der unabhängigen Ansprüche definiert
sind.
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Die
oben genannten Vorteile werden erreicht durch Aufteilen des alkalischen
Filtrats in zwei Teilströme,
wobei das pH-Wert-Niveau von einem von diesen auf das optimale Niveau
hinsichtlich Entfernung von Extrakten und Metall abgesenkt wird
und durch Recyclisieren des gereinigten Teilstroms in das Verfahren.
Dies hält
das pH-Wert-Niveau des Hauptstroms bei einem geeignet hohen Niveau
und die oben genannten Probleme treten nicht auf. Die Aufteilung
dieses alkalischen Filtrats in Teilströme wird am vorteilhaftesten
durchgeführt
mit den Filtraten aus den letzten Schritten des Waschbereichs, da
diese Filtrate geringe Rest-Lignin- und Alkalikonzentrationen aufweisen.
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Die
pH-Wert-Regulation des alkalischen Filtrats kann geeignet durchgeführt werden
z.B. unter Verwendung von Kohlendioxid (CO2)
oder Mineralsäuren.
Die Verwendung von Kohlendioxid zur pH-Wert-Regulation eines Teilstroms ändert nicht das
chemische Gleichgewicht des Verfahrens.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den unten angegebenen Ansprüchen gekennzeichnet.
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Die
Erfindung wird detaillierter unten mittels Beispielen und unter
Bezugnahme auf Figuren erklärt,
worin
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1 ein
Fließdiagramm
des Verfahrens ist,
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2 eine
schematische Ansicht der Pulpestromaufteilung in dem Verfahren von 1 ist
und
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3 eine
Tabelle der mit dem Verfahren erreichten Verringerungen ist.
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1 zeigt
einen ersten Pulpestrom 1, der einen ersten Wäscher 101 erreicht.
Ein zweiter Pulpestrom 2 startet von dem ersten Wäscher 101 zum zweiten
Wäscher 102,
der der letzte mechanische Wäscher
von brauner Pulpe ist oder einem beliebigen anderen Wäscher des
Waschbereichs. Dieses Verfahren ist ebenfalls anwendbar auf mehr
als einen Wäscher
in einem Waschbereich.
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Der
zweite Pulpestrom 2 ist eine Kombination des ersten Pulpestroms 1 und
der Flüssigkeit 12 aus
der Verfahrenseinheit 103, die in Wäscher 101 vereinigt
werden. Daher wird die Flüssigkeit 12 als die
Waschflüssigkeit
des ersten Wäschers 101 wirken.
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Eine
Waschflüssigkeit 3 wird
ebenfalls in den zweiten Wäscher 102 eintreten,
wobei diese Waschflüssigkeit
vereinigt wird mit dem zweiten Pulpestrom 2, der von dem
ersten Wäscher 101 kommt.
Das alkalische Filtrat, das durch die Waschflüssigkeit 3 in den
zweiten Wäscher 102 verlagert
wird, wird von dem zweiten Pulpestrom 2 getrennt und der
gewaschene dritte Pulpestrom 5 wird im Verlauf des Verfahrens
entfernt. Falls erforderlich, kann der Pulpestrom 5 einer
weiteren Behandlung unterzogen werden. Wenn das alkalische Filtrat 4 eine
große
Menge Fasern enthält,
wird das Filtrat vorteilhafterweise vor einer weiteren Behandlung
filtriert, um Faserverluste zu minimieren.
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Das
alkalische Filtrat 4, das von dem gewaschenen zweiten Pulpestrom 2 im
zweiten Wäscher 102 abgetrennt
wird, wird in zwei Teilströme 6 und 7 aufgeteilt.
Das alkalische Filtrat 4 kann in z.B. 2/3 erster Teilstrom 6 und
1/3 zweiter Teilstrom 7 aufgeteilt werden. Der zweite Teilstrom 7 des
alkalischen Filtrats 4 wird in dem Verfahren weiterbehandelt
indem er vereinigt wird mit einem Ansäuerungsmittel 8, wie z.B.
Kohlendioxid (CO2), um den pH-Wert des Teilstroms
abzusenken. Der pH-Wert des zweiten Teilstroms 7 des Filtrats 4 kann
z.B. auf 7 (neutraler pH-Wert) abgesenkt werden, welcher
optimal ist in Hinblick auf die weitere Behandlung des Teilstroms 7. Als
nächstes
wird der Teilstrom 9, der mit Kohlendioxid behandelt ist,
zu Verfahrenseinheit 103 geleitet. Die Verwendung von Kohlendioxid
zur pH-Wert-Regulation
verändert
das chemische Gleichgewicht des Verfahrens nicht. Anstelle von Kohlendioxid
könnte man
z.B. Mineralsäuren
als Ansäuerungsmittel
verwenden. Der erste Teilstrom 6 des alkalischen Filtrats 4 bleibt
in dem Verfahren unbehandelt.
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Das
Filtrat 4 aus dem Wäscher 102 kann
in die Teilströme 6 und 7 ebenfalls
in jedem beliebigen anderen Verhältnis
als 2:1, wie oben angegeben, aufgeteilt werden, z.B. 5:1, 4:1, 3:1
oder 1:1. Die Aufteilung in die Teilströme 6 und 7 in
dem Verfahren hat einen direkten Einfluss auf die Schlammmenge 10, die
zu Entfernen ist und daher auf nachteilige Substanzen.
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In
der Verfahrenseinheit 103 werden Extrakte, Metalle und
andere nachteilige Substanzen aus dem Teilstrom 9 unter
der Verwendung eines beliebigen an sich bekannten Verfahrens (Koagulation,
Flockung, Flotation oder dgl.) entfernt. Wenn der pH-Wert von Teilstrom 9 ungefähr 7 ist,
ist die optimale Situation hinsichtlich z.B. Flotation in der Verfahrenseinheit 103 erreicht
worden. Der während
der Behandlung erzeugte Schlamm 10, der die nachteiligen
Substanzen enthält,
wird aus der Verfahrenseinheit 103 entfernt. Der gereinigte
Teilstrom 11 wird nach der Verfahrenseinheit 103 mit
dem ersten Teilstrom 6 des alkalischen Filtrats 4 vereinigt,
wobei die Waschflüssigkeit 12 erzeugt
wird, die zum Wäscher 101 geleitet
wird. Die durch Wiedervereinigung des ersten Teilstroms 6 und
des zweiten Teilstroms 7 des alkalischen Filtrats erzeugte
Flüssigkeit
wird nachfolgend in das Verfahren recyclisiert und wird als die Waschflüssigkeit 12 des
ersten Wäschers
verwendet. Die Zugabe von Waschflüssigkeit 12 zum Pulpestrom 1 in
Wäscher 101 senkt
den pH-Wert weder wesentlich ab noch bewirkt sie Probleme, wie etwa ungewünschte Reaktionen
von Rest-Lignin. Ähnlich ersetzt
bzw. verlagert die Waschflüssigkeit 12 das
Filtrat 13 in Wäscher 101 und
Filtrat 13 kann auf eine ähnliche Art wie die von Filtrat 4 von
Wäscher 102 behandelt
werden, falls dies gewünscht
ist.
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2 zeigt
ein Beispiel einer bevorzugten Option des Waschens von Sulfatzellulosepulpe.
Der Pulpestrom 2, der den Wäscher 102 erreicht,
ist mit Fasern 21 und Flüssigkeit 22 als getrennte
Teile dargestellt. Der Pulpestrom 2, der in den Wäscher 102 eintritt,
enthält
6,80 Adt Substanzen, die zu entfernen sind. Das Filtrat 4,
das durch das Waschmittel verlagert wird von Wäscher 102, enthält 4,20
kg/Adt (Lufttrocken/t) Substanzen, die zu Entfernen sind, und der
Strom aus gewaschener Pulpe 5 entsprechend 2,60 kg/Adt.
Die Fasern des Pulpestroms 5 enthalten dann etwa 0,28%
Extrakte. In diesem Beispiel wird 1/3 des Filtrats in Verfahrenseinheit 103 behandelt,
wobei die Flüssigkeit 9,
die diese Einheit erreicht, 1,388 kg/Adt Substanzen, die zu entfernen sind,
enthält.
Nach der Behandlung werden 75% der Substanzen, die die Verfahrenseinheit 103 erreichen, aus
dem Verfahren entfernt, d.h. 1,04 kg/Adt, wie durch Pfeil 10 angegeben.
Der unbehandelte Teil 6 (2/3) des Filtrats 4,
der 2,814 kg/Adt nachteilige Substanzen bzw. störende Substanzen enthält, wird
vereinigt mit dem Teil 11, der in Verfahrenseinheit 103 gereinigt
wird, und wird recyclisiert in den Wäscher 101. In diesem
Beispiel enthält
die Waschflüssigkeit 12 von
Wäscher 101 3,16
kg/Adt nachteilige Substanzen.
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Als
nächstes
folgt ein praktisches Beispiel der Behandlung eines alkalischen
Filtrats von Birkenpulpe in einer Sulfatcellulosemühle mit
dem Verfahren der Erfindung mit der so erreichten prozentualen Verringerung.
Im ersten Fall ist der Teilstrom 7 von Filtrat 4 angesäuert worden,
um seinen pH-Wert auf 9,4 zu verringern und im zweiten Fall auf
7,0, während
das ursprüngliche
Filtrat 4 einen pH-Wert > 10 hatte.
Die mit diesem Verfahren der Erfindung erreichten Ergebnisse sind
in der Tabelle von 3 zusammengefasst. Mit einem
pH-Wert der Flüssigkeit von
9,4 waren die Verringerungsprozentanteile 0% für Fettsäure, 13% für Harzsäure, 30% für Calcium bzw. 21% für Magnesium.
Entsprechend waren, wenn der pH-Wert der Flüssigkeit auf 7,0 abfiel, die Verringerungsprozentanteile
86% für
Fettsäure,
66% für
Harzsäure,
69% für
Calcium und 75% für
Magnesium. Die Verringerungsprozentanteile sind berechnet worden
an dem Teilstrom, der durch Verfahrenseinheit 103 (eintretender
Strom 9 und austretender Strom 11) fließt, wobei
das Flotationsverfahren zur Reinigung in der Verfahrenseinheit verwendet
wird.
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Das
Ziel des oben beispielhaft dargestellten Verfahrens ist die Aufrechterhaltung
des pH-Wertes des Pulpehauptstroms und die Entfernung störender bzw.
nachteiliger Substanzen aus dem Verfahren allein durch Absenken
des pH-Wertes eines Teilstroms des Filtrats auf ein niedriges Niveau,
und das Recyclisieren es gereinigten Filtrats in den Hauptstrom. Das
Absenken des pH-Wertes eines kleinen Teilstroms alleine hat keinen
wesentlichen nachteiligen Einfluss auf den pH-Wert des gesamten
Pulpestroms und es ist daher möglich,
Probleme zu vermeiden, die z.B. mit Rest-Lignin in bekannten Verfahren
auftreten.