SE502135C2

SE502135C2 - Chemical pulp bleaching sequence comprising a sulfonating bleaching step

Info

Publication number: SE502135C2
Application number: SE9402726A
Authority: SE
Inventors: Petter Tibbling; Ulla Ekstroem; Erik Nilsson
Original assignee: Kvaerner Pulping Tech
Priority date: 1994-08-16
Filing date: 1994-08-16
Publication date: 1995-08-28
Also published as: CA2194290A1; ZA955971B; FI970519A7; SE9402726L; AU2755895A; FI970519L; WO1996005364A1; FI970519A0; SE9402726D0

Abstract

Method of bleaching chemical paper pulp, preferably entirely without using chlorine, in a bleaching sequence which comprises at least one acidic, sulphite-containing, reducing bleaching stage and at least one alkaline, oxidizing bleaching stage in arbitrary order. At least one of the said acidic, sulphite-containing, reducing bleaching stages is carried out under conditions which are in the main sulphonating to a degree of sulphonation exceeding 10 %, preferably exceeding 20 %, and even more preferably to 40-80 %.

Description

03 502 135 oblekta massan först deligniﬁeras med oxygen och därefter efter tvättning behandlas med EDTA eller annan lämplig komplexbildare (Q) för att avlägsna i massan bundna övergångsmetaller. Som surgörare i komplexbildarsteget används svavelsyra. Efter EDTA-steget följer ett intensivt peroxidbleksteg, Mängden väteperoxid som krävs för denna metod är relativt hög, 15 - 35 kg per ton massa beroende på önskad ljushet och massans blekbarhet. Tiden är lång, 4 timmar eller mer och mängden restperoxid är betydande. Endast 40 - 60 % av satsad peroxid kommer till utnyttjande. 03 502 135 the unbleached pulp is first delignified with oxygen and then, after washing, treated with EDTA or another suitable complexing agent (Q) to remove transition metals bound in the pulp. Sulfuric acid is used as the acidifier in the complexing agent step. After the EDTA step, an intensive peroxide bleaching step follows. The amount of hydrogen peroxide required for this method is relatively high, 15 - 35 kg per ton of pulp depending on the desired brightness and the bleachability of the pulp. The time is long, 4 hours or more and the amount of residual peroxide is significant. Only 40 - 60% of the peroxide charged is utilized.

Endast en begränsad ljushetsliöjning till 80 - 82 ISO uppnås med denna metod.Only a limited brightness increase to 80 - 82 ISO is achieved with this method.

En likartad teknik har även beskrivits av lnterox. I denna teknik injusteras pH i komplexbildarsteget med svaveldioxid eller bisulfrt istället för svavelsyra, se Troughton, N. "The efficient use of hydrogen peroxide as a pulp delignification agent" : The Macrox Process ; 1992 TAPPI Pulping Conference in Boston, MA.A similar technique has also been described by Interox. In this technique, the pH in the complexing step is adjusted with sulfur dioxide or bisulfite instead of sulfuric acid, see Troughton, N. "The efficient use of hydrogen peroxide as a pulp delignification agent" : The Macrox Process ; 1992 TAPPI Pulping Conference in Boston, MA.

EKA Nobel AB har även föreslagit sekvenser av typen QPZ eller QPZP, med vars hjälp ljusheter i området 82 - 87 ISO respektive 87 - 89 ISO kan uppnås beroende på massatyp, se "Non Chlorine Bleaching", J. Basta, L. Andersson, W. Hermansson; Proceedings March 2 - 5, 1992 - Westin Resort - Hilton Head - South Carolina; Copyright by Miller Freeman Inc.EKA Nobel AB has also proposed sequences of the type QPZ or QPZP, with the help of which lightnesses in the range of 82 - 87 ISO or 87 - 89 ISO can be achieved depending on the pulp type, see "Non Chlorine Bleaching", J. Basta, L. Andersson, W. Hermansson; Proceedings March 2 - 5, 1992 - Westin Resort - Hilton Head - South Carolina; Copyright by Miller Freeman Inc.

I EKA Nobels patentansökan SE 9101300 (SE 468 355) beskrivs ytterligare en blekmetod varvid komplexbildare användes innan ett ozon- eller peroxidsteg. Främst avser denna ansökan att ozon användes direkt efter ett komplexbildarsteg.EKA Nobel's patent application SE 9101300 (SE 468 355) describes another bleaching method in which complexing agents are used before an ozone or peroxide step. This application primarily concerns the use of ozone directly after a complexing agent step.

Vi på Kvaemer Pulping Technologies AB (tidigare Kamyr AB) har utvecklat en väsentligt förbättrad metod för peroxidblekning (se SE 9301960) till full ljushet med förvånansvärt högt utnyttjande av satsad peroxid. Denna metod, som rönt mycket stort intresse, innebär att peroxidblekningen genomföres vid förhöjt tryck och temperatur.We at Kvaemer Pulping Technologies AB (formerly Kamyr AB) have developed a significantly improved method for peroxide bleaching (see SE 9301960) to full brightness with surprisingly high utilization of the peroxide input. This method, which has attracted a lot of interest, involves the peroxide bleaching being carried out at elevated pressure and temperature.

Trots de framgångar som nåtts med ersättningskemikalier för klor kvarstår dock nackdelarna med till exempel höga process- och investeringskostnader och en mer eller mindre omfattande nedbrytning av cellulosan. 3 a 502 155 LÖSNING OCH FÖRDELAR Genom föreliggande uppfinning åstadkommes en metod däri massafabriken tillgängliga intemgenererade svavelföreningar utnyttjas för att företrädesvis i kombination med väteperoxid ge företrädesvis helt klorfritt blekta massor som karaktäriseras av ozonblekningens låga kemikaliekostnad, perättiksyre/klordioxid-blekningens relativt högkvalitativa massa och den rena peroxidblekningens lägre kapitalkostnad.Despite the successes achieved with chlorine substitute chemicals, however, the disadvantages remain, such as high process and investment costs and a more or less extensive degradation of the cellulose. 3 a 502 155 SOLUTION AND ADVANTAGES The present invention provides a method in which the pulp mill's available internally generated sulfur compounds are utilized to preferably, in combination with hydrogen peroxide, produce bleached pulps that are preferably completely chlorine-free and are characterized by the low chemical cost of ozone bleaching, the relatively high-quality pulp of peracetic acid/chlorine dioxide bleaching and the lower capital cost of pure peroxide bleaching.

Att bleksekvensen företrädesvis skall ge helt klorfritt blekt massa innebär att det är föredraget att uppfinningen genomförs som en del av en total bleksekvens helt utan någon klotinnehållande kemikalie. Det kan dock tänkas att det i vissa fall är önskvärt att ett eller ﬂer kompletterande klorhaltiga steg, till exempel klorgas eller klordioxid, innefattas i den totala bleksekvensen.The fact that the bleaching sequence should preferably produce completely chlorine-free bleached pulp means that it is preferred that the invention be carried out as part of a total bleaching sequence completely free of any chlorine-containing chemical. However, it is conceivable that in some cases it is desirable that one or more supplementary chlorine-containing steps, for example chlorine gas or chlorine dioxide, be included in the total bleaching sequence.

Vid sättet enligt uppfinningen består den totala bleksekvensen eller en del av den totala bleksekvensen av en kombination av sura sulfitinnehållande reducerande bleksteg saint alkaliska oxiderande bleksteg. Det eller de oxiderande stegen är företrädesvis tiycksatta peroxidsteg (PO) i enlighet med SE 9301960, vilket innebär att de innehåller peroxid samt genomföres vid ett tiyck i toppen av blekkärlet överstigande 1 bar, företrädesvis överstigande 1,2 bar och mer föredraget överstigande 1,5 bar. I blekkärlets botten skall trycket överstiga 3 bar, företrädesvis överstiga 4 bar och mer föredraget överstiga 5 bar.In the method according to the invention, the total bleaching sequence or part of the total bleaching sequence consists of a combination of acidic sulphite-containing reducing bleaching steps and alkaline oxidizing bleaching steps. The oxidizing step(s) are preferably pressurized peroxide steps (PO) in accordance with SE 9301960, which means that they contain peroxide and are carried out at a pressure in the top of the bleaching vessel exceeding 1 bar, preferably exceeding 1.2 bar and more preferably exceeding 1.5 bar. In the bottom of the bleaching vessel, the pressure should exceed 3 bar, preferably exceeding 4 bar and more preferably exceeding 5 bar.

Temperaturen skall härvid överstiga 90°C, företrädesvis vara lika med eller över l00°C, och mer föredraget vara mellan 100 och l20°C.The temperature should here exceed 90°C, preferably be equal to or above 100°C, and more preferably be between 100 and 120°C.

Sättet kännetecknas av att minst ett av de sura sulfitinnehållande reducerande blekstegen genomföres under i huvudsak sulfonerande betingelser. Sulfonering innebär här att S02 förbrukas under det att HSOy-grupper går in som substituenter i ligninfragmenten varvid det uppstår vattenlösliga föreningar av restlignin i massan. Detta medför en väsentlig kappareduktion direkt efter tvätt.The method is characterized in that at least one of the acidic sulfite-containing reducing bleaching steps is carried out under essentially sulfonating conditions. Sulfonation here means that SO2 is consumed while HSOy groups enter as substituents in the lignin fragments, whereby water-soluble compounds of residual lignin are formed in the pulp. This results in a substantial kappa reduction directly after washing.

Att sulfonering äger rum är lätt att konstatera genom att pH sjunker från initialt 4 - 6 till 3 - 4, samt genom att S02 förbrukas och att kappatalet sjunker.That sulfonation is taking place is easily ascertained by the pH dropping from an initial 4-6 to 3-4, as well as by the SO2 being consumed and the kappa number dropping.

Uttryckt som vattenlösligt lignin definieras sulfoneringsgraden för ett givet bleksteg som (kappal - kappaz) / kappal, där kappal är till steget ingående kappatal och kappaz är från steget utgående kappatal.Expressed as water-soluble lignin, the degree of sulfonation for a given bleaching step is defined as (kappall - kappaz) / kappall, where kappall is the kappa number entering the step and kappaz is the kappa number leaving the step.

Vid sättet enligt uppfinningen drives de sulfonerande sura sulfitinnehållande reducerande blekstegen till en sulfoneringsgrad överstigande 10 %, företrädesvis överstigande 20 % 502 135 4 och än mer föredraget till 40 - 80 %. Reaktionstiden för ett sådant steg är 30 sekunder - 120 minuter, företrädesvis 5 - 120 minuter och än mer föredraget 30 - 120 minuter.In the process according to the invention, the sulfonating acidic sulfite-containing reducing bleaching stages are operated to a degree of sulfonation exceeding 10%, preferably exceeding 20% 502 135 4 and even more preferably to 40-80%. The reaction time for such a stage is 30 seconds-120 minutes, preferably 5-120 minutes and even more preferably 30-120 minutes.

Svavelförbrukningen räknat som svaveldioxid under de sulfonerande sura sulfitinnehållande reducerande blekstegen är l - 40 kg per ton massa, företrädesvis 10 - kg per ton massa.The sulfur consumption calculated as sulfur dioxide during the sulfonating acidic sulfite-containing reductive bleaching stages is 1 - 40 kg per ton of pulp, preferably 10 - 15 kg per ton of pulp.

De sulfonerande betingelsema åstadkommes i ett eller ﬂera sulﬁtsteg genom ett tryck i blekkärlets topp överstigande 1 bar (absolut), företrädesvis överstigande 1,2 bar och mer föredraget överstigande 1,5 bar, ett tryck i blekkärlets botten överstigande 2 bar, företrädesvis mellan 3 och 15 bar och mer föredraget mellan 5 - 10 bar, samt genom en temperatur överstigande 90°C, företrädesvis lika med eller över l00°C, och mer föredraget mellan 100 och 120°C. Ett sådant steg betecknas (AR*) och bör också innehålla komplexbildare för metalleliminering, till exempel EDTA, enligt schemat (S02 + Q, E) eller (S02 + Q). E betecknar här alkalisk extraktion.The sulfonating conditions are achieved in one or more sulfite stages by a pressure in the top of the bleaching vessel exceeding 1 bar (absolute), preferably exceeding 1.2 bar and more preferably exceeding 1.5 bar, a pressure in the bottom of the bleaching vessel exceeding 2 bar, preferably between 3 and 15 bar and more preferably between 5 - 10 bar, and by a temperature exceeding 90°C, preferably equal to or above 100°C, and more preferably between 100 and 120°C. Such a stage is designated (AR*) and should also contain complexing agents for metal elimination, for example EDTA, according to the scheme (S02 + Q, E) or (S02 + Q). E here denotes alkaline extraction.

Som sulfitkälla kan, förutom S02, användas till exempel sulfit- eller bisulﬁtlösningar som Na2S03 eller NaHS03. En annan möjlighet är att som svavelkälla utnyttja svavelhaltig procesström från en anläggning för gasifieríng och förbränning av svartlut, till exempel en så kallad Chemree®-reaktor (se SE-C-448 173).In addition to S02, sulfite or bisulfite solutions such as Na2SO3 or NaHSO3 can be used as a source of sulfite, for example. Another possibility is to use a sulfur-containing process stream from a plant for gasification and combustion of black liquor, for example a so-called Chemree® reactor (see SE-C-448 173), as a sulfur source.

Ytterligare en möjlighet är att intemgenerera svaveldioxid genom att svavelgaser som avdrivits från svartlut förbränns till främst svaveldioxid. Denna svaveldioxid kan sedan absorberas i blekerivätska som sedan används i sulfitsteget alternativt som surgörare till exempel i samband med ett komplexbildarsteg.Another possibility is to internally generate sulfur dioxide by burning sulfur gases stripped from black liquor to primarily sulfur dioxide. This sulfur dioxide can then be absorbed into bleaching liquor which is then used in the sulfite stage or as an acidifier, for example in conjunction with a complexing stage.

Lämpligtvis utnyttjas även antrakinon i sulfitstegen för en ytterligare förbättrad blekselektivitet. Tillsats av natriumborhydrid är en annan möjlighet att höja sulﬁtlösningens reduktionsförrnåga.Anthraquinone is also suitably used in the sulfite stages for further improved bleach selectivity. Addition of sodium borohydride is another possibility to increase the reducing power of the sulfite solution.

Ett sulfitsteg som enbart är surt och reducerande, utan att vara ttycksatt, och därmed inte är nämnvärt sulfonerande, betecknas (AR).A sulfite step that is solely acidic and reducing, without being pressurized, and thus not significantly sulfonating, is designated (AR).

Apparatutrustningen för genomförande av bleksekvensen enligt uppfinningen består lämpligtvis av en kombination av trycksatta reaktorer med mellanliggande nyckdiffusörer för tvätt. Partiell avgasning efter något eller några trycksatta steg, till exempel efter ett (P0)-steg, kan i vissa fall behövas för att en tillfredsställande tvätt skall kunna ske i efterföljande diffusör.The apparatus for carrying out the bleaching sequence according to the invention suitably consists of a combination of pressurized reactors with intermediate key diffusers for washing. Partial degassing after one or more pressurized stages, for example after a (P0) stage, may in some cases be necessary in order to allow satisfactory washing in the subsequent diffuser.

Det är visserligen tidigare känt genom WO 92/07139 att genomföra ett reducerande steg av sulfit- eller bisulfittyp mellan två peroxidsteg. I detta fall är dock det första 502 155 peroxidsteget surt medan enbart det andra är alkaliskt. Sulﬁtsteget utföres ej heller under sulfonerande betingelser.It is indeed previously known from WO 92/07139 to carry out a reducing step of the sulfite or bisulfite type between two peroxide steps. In this case, however, the first peroxide step is acidic while only the second is alkaline. The sulfite step is also not carried out under sulfonating conditions.

Genom SE 461 991 är det känt en metod att förbättra efterföljande syrgasdeligniﬁering medelst alkalisk sulfitbehandling. Denna sulﬁtbehandling har således ett annat syfte och utföres ej heller under nämnvärt sulfonerande betingelser.A method of improving subsequent oxygen delignification by means of alkaline sulphite treatment is known from SE 461 991. This sulphite treatment thus has a different purpose and is also not carried out under significantly sulphonating conditions.

Genom EP 433 138 är det kant att i bleksekvensen ha två alkaliska steg, till exempel peroxid, med ett mellanliggande surt steg, till exempel S02. Ej heller i detta fall utföres det sura steget under sulfonerande betingelser. Temperaturen anges i exemplen vara mellan 20°C och 80°C och trycket förutsättes vara atmosfariskt.EP 433 138 states that the bleaching sequence includes two alkaline steps, for example peroxide, with an intermediate acidic step, for example SO2. In this case, too, the acidic step is not carried out under sulfonating conditions. The temperature is stated in the examples to be between 20°C and 80°C and the pressure is assumed to be atmospheric.

Att sulfonerande betingelser ej uppnås enligt denna metod framgår av de försök som redovisas nedan.That sulfonating conditions are not achieved according to this method is evident from the experiments reported below.

FÖRSÖK I en försöksserie blektes en isoteimiskt kokt massa som efter syrgasdelignifiering hade ett kappatal av 12.1, en viskositet av 1020 dm3/kg samt en tvättöverbäring motsvarande 5 kg COD per ton massa. Tre bleksekvenser prövades: 1. Q(PO)(PO) : inledande eliminering av övergångsmetaller följt av två trycksatta peroxidsteg, helt enligt känd teknik (SE 9301960). Massan tvättades mellan de tre angivna stegen. 2. Q(PO)(AR)(PO) : likadant som i 1 men med ett surt SOz-steg vid 90°C och atrnosfárstryck mellan de två tiycksatta (PO)-stegen, det vill säga liknande EP 433 138.EXPERIMENT In a series of experiments, an isothermally cooked pulp was bleached which after oxygen delignification had a kappa number of 12.1, a viscosity of 1020 dm3/kg and a wash load corresponding to 5 kg COD per ton of pulp. Three bleaching sequences were tested: 1. Q(PO)(PO) : initial elimination of transition metals followed by two pressurized peroxide stages, entirely according to known technology (SE 9301960). The pulp was washed between the three specified stages. 2. Q(PO)(AR)(PO) : same as in 1 but with an acidic SO2 stage at 90°C and atmospheric pressure between the two pressurized (PO) stages, i.e. similar to EP 433 138.

Massan tvättades mellan de fyra angivna stegen. 3a. Q(PO)(AR*)(PO) : en föredragen bleksekvens enligt uppfinningen som utföres likadant som försök 2 men betingelsema vid sulﬁtbehandling har valts på ett sådant sätt att restlignin sulfoneras, det vill säga förhöjt tryck till 6 bar (absolut) och en temperatur på l05°C. Massan tvättades mellan de fyra stegen. 3b. Q(PO)(AR*)(PO) : samma sekvens som i 3a men med något annorlunda betingelser. ,502 135 6 Försöksbetingelser och resultat redovisas i Tabell 1.The pulp was washed between the four specified steps. 3a. Q(PO)(AR*)(PO) : a preferred bleaching sequence according to the invention which is carried out in the same way as experiment 2 but the conditions during sulfite treatment have been chosen in such a way that the residual lignin is sulfonated, i.e. increased pressure to 6 bar (absolute) and a temperature of 105°C. The pulp was washed between the four steps. 3b. Q(PO)(AR*)(PO) : the same sequence as in 3a but with slightly different conditions. ,502 135 6 Experimental conditions and results are reported in Table 1.

De två inledande stegen Q(PO) var gemensamma vid de tre försökssekvensema. Q-steget utfördes i enlighet med LlGNOX-förfarandet (SE 8902058).The two initial steps Q(PO) were common to the three experimental sequences. The Q step was performed according to the LlGNOX method (SE 8902058).

I laboratorieförsöket användes således H2SO4 för surgörning i komplexbildarsteget, men i fabrik är det föredraget att för surgöming av ingående massa använda svaveldioxid eller âterförda HT-joner som friställts vid sulfoneringsreaktion i efterföljande steg. Altemativt kan surgömingssteget utföras utan komplexbildare.In the laboratory experiment, H2SO4 was thus used for acidification in the complexing agent step, but in the factory it is preferable to use sulfur dioxide or recycled HT ions released during the sulfonation reaction in subsequent steps for acidification of the incoming pulp. Alternatively, the acidification step can be carried out without a complexing agent.

Tabell l I. Tillsatser Sekvens 1 Sekvens 2 Sekvens 32 Sckvcns 3b 2. Betingelser Q(Po>(P01 Q 3. Resultat Q-steg (gemensamt för 1-3) l. H2SO4, kg ptpl 5 EDTA, kg ptp 2 2. Konc., % 10 Tid, min 60 Temp, °C 70 3. Slut-pH 5,2 PO-steg (gemensamt för 1-3) l. H2O2, kg ptp 18 DTPA, kg ptp MgSO4, kg ptp 3 NaOH, kg ptp l9 2. Konc., % 10 Tid, tim 2 Temp, °C l2O Tryck, bar(abs) 6 3. Förbr. H2O2, kg ptp 14 Kappa 4,0 viskositet, dnß/kg 851 Ljushet, % ISO 82 (AR) alt. (AR*)-steg 1. SO2, kg ptp DTPA, kg ptp MgSO4, kg ptp 2. Konc., % Tid, tim Temp., '?C Tryck, bar(abs) Stan-pH 3. Slut-pH _ Förbr. S02, kg ptp Kappa Viskositet, dm3/kg Ljushet, % ISO PO-steg 1. H2O2, kg ptp DTPA, kg pip MgS04, kg ptp NaOH, kg ptp 2. Konc., % Tid, tim Temp, °C Tryck, bar(abs) 3. Slut-pH Förbr. 11202, kg ptp Kappa viskositet, dmßmg Ljushet,% ISO Eftergu1ning,% ISOZ Ljush.fo'r1ust,% ISO Total fórbr. H2O2, kg ptp 1) kg ptp = kilogram per ton massa Nv-NI-»JIQN ON L.) 115 1 1,0 17 3,3 686 88,0 84,4 3,6 31 502 18 723 88,0 86,3 1,7 22 2) eñcr 3 timmar i 105 °C, 0 % relativ fuktighet 135 27 u) »i 105 4,0 2,7 24 1,9 730 82,4 115 ,3 1,4 660 90,0 87,7 2,3 28 502 135 8 Av försöksresultaten framgår att massan efter förblekning Q(PO) erhållit ett kappatal på 4,0, en viskositet på 851 dm3/kg och en ljushet på 82 % ISO.Table l I. Additives Sequence 1 Sequence 2 Sequence 32 Sckvcns 3b 2. Conditions Q(Po>(P01 Q 3. Results Q-step (common for 1-3) l. H2SO4, kg ptpl 5 EDTA, kg ptp 2 2. Conc., % 10 Time, min 60 Temp, °C 70 3. Final pH 5.2 PO-step (common for 1-3) l. H2O2, kg ptp 18 DTPA, kg ptp MgSO4, kg ptp 3 NaOH, kg ptp l9 2. Conc., % 10 Time, h 2 Temp, °C l2O Pressure, bar(abs) 6 3. Consum. H2O2, kg ptp 14 Kappa 4.0 viscosity, dnß/kg 851 Brightness, % ISO 82 (AR) alt. (AR*)-step 1. SO2, kg ptp DTPA, kg ptp MgSO4, kg ptp 2. Conc., % Time, hrs Temp., '?C Pressure, bar(abs) Stan-pH 3. Final-pH _ Consum. S02, kg ptp Kappa Viscosity, dm3/kg Brightness, % ISO PO-step 1. H2O2, kg ptp DTPA, kg pip MgSO4, kg ptp NaOH, kg ptp 2. Conc., % Time, hrs Temp., °C Pressure, bar(abs) 3. Final-pH Consum. 11202, kg ptp Kappa viscosity, dmßmg Brightness,% ISO Yellowing,% ISOZ Brightness loss,% ISO Total consum. H2O2, kg ptp 1) kg ptp = kilogram per ton mass Nv-NI-»JIQN ON L.) 115 1 1.0 17 3.3 686 88.0 84.4 3.6 31 502 18 723 88.0 86.3 1.7 22 2) eñcr 3 hours at 105 °C, 0% relative humidity 135 27 u) »i 105 4.0 2.7 24 1.9 730 82.4 115 ,3 1.4 660 90.0 87.7 2.3 28 502 135 8 The test results show that the pulp after pre-bleaching Q(PO) obtained a kappa number of 4.0, a viscosity of 851 dm3/kg and a brightness of 82% ISO.

Efter sulfitbehandling vid atrnosfärsbetingelser (AR) enligt sekvens 2 har lignininnehållet i massan uttryckt som kappatal lämnats i stort sett intakt med ett värde på 3,7.After sulfite treatment at atmospheric conditions (AR) according to sequence 2, the lignin content in the pulp expressed as kappa number has been left largely intact with a value of 3.7.

Sulfoneringsgraden enligt tidigare definition blir här (4,0 - 3,7)/4,0 = 8 %.The degree of sulfonation according to the previous definition is here (4.0 - 3.7)/4.0 = 8%.

Med sulfoneringsbetingelser (AR*) enligt sekvens 3a har däremot kappatalet reducerats till mindre än hälften med ett värde på 1,8. Att sulfonering ägt rum framgår även av pH- sänkningen till 3,4 jämfört med sekvens 2, pH 5,0. Sulfoneringsgraden (4,0 - l,8)/4,0 = 55 % ligger som synes på en helt annan nivå.With sulfonation conditions (AR*) according to sequence 3a, however, the kappa number has been reduced to less than half with a value of 1.8. That sulfonation has taken place is also evident from the pH reduction to 3.4 compared to sequence 2, pH 5.0. The degree of sulfonation (4.0 - 1.8)/4.0 = 55% is apparently at a completely different level.

Efter det avslutande trycksatta peroxidsteget (PO) för de tre sekvensema framgår att sulfoneringsblekning enligt uppfinningen (sekvens 3a) inte bara reducerar peroxid- förbrukningen med cirka 10 kg HgOz per ton massa utan också minskar ljushetsförlusten på grund av åldring samt minskar restligninirrrrelrållet till mindre än hälften efter full blekning.After the final pressurized peroxide step (PO) for the three sequences, it is apparent that sulfonation bleaching according to the invention (sequence 3a) not only reduces peroxide consumption by approximately 10 kg HgO2 per ton of pulp but also reduces brightness loss due to aging and reduces residual lignin content to less than half after full bleaching.

Sekvensen 3b är den samma som 3a men sulfoneringen har gjorts något kraftfullare och med ett lägre pH. Detta försök visar att mycket höga ljusheter (90,0 ISO) kan uppnås med sättet enligt uppfinningen.Sequence 3b is the same as 3a but the sulfonation has been done somewhat more vigorously and with a lower pH. This experiment shows that very high brightnesses (90.0 ISO) can be achieved with the method according to the invention.

Som synes kommer sulfoneringsgraden på ett avgörande sätt att påverka den blekta massans kvalitetsegenskaper och göra den jämförbar med kloifri massa producerad med ozon eller någon peroxisyra (perättiksyra, persvavelsyra). Detta belyses närmare i diagram l - 4 där data från bleksekvenser med ozon (4 kg 03 ptp), Q O (ZQ)(PO), och perättiksyra (6 kg som H2O2 ptp), Q (OP)(PaQ)(PO), jämförs med referensen Q(PO)(PO) och två sekvenser enligt uppfinningen (AR*)(PO)(AR*)(PO) samt Q(PO)(AR*)(PO).As can be seen, the degree of sulfonation will decisively affect the quality characteristics of the bleached pulp and make it comparable to chlorine-free pulp produced with ozone or some peroxy acid (peracetic acid, persulfuric acid). This is illustrated in more detail in diagrams 1 - 4 where data from bleaching sequences with ozone (4 kg 03 ptp), Q O (ZQ)(PO), and peracetic acid (6 kg as H2O2 ptp), Q (OP)(PaQ)(PO), are compared with the reference Q(PO)(PO) and two sequences according to the invention (AR*)(PO)(AR*)(PO) and Q(PO)(AR*)(PO).

Diagram 1 visar att l6 - 24 kg förbrukad S02 per ton massa sparar in ungefär 10 kg väteperoxid jämfört med referensen blekt med enbart alkalisk väteperoxid. Med avseende på total förbrukning av väteperoxid ger sulfoneringssekvenserna enligt uppfinningen i stort sett samma resultat som perättiksyresekvensen. En jämförelse mellan sulfoneringssekvensen och ozonsekvensen visar att cirka 10 kg peroxid erfordras för att ersätta 4 kg ozon.Diagram 1 shows that 16 - 24 kg of S02 consumed per ton of pulp saves approximately 10 kg of hydrogen peroxide compared to the reference bleached with alkaline hydrogen peroxide alone. With respect to total consumption of hydrogen peroxide, the sulfonation sequences according to the invention give substantially the same results as the peracetic acid sequence. A comparison between the sulfonation sequence and the ozone sequence shows that approximately 10 kg of peroxide is required to replace 4 kg of ozone.

I diagram 2 ser man att viskositeten för massa som blekts enligt uppfinningen är ungefär densamma som den för den ozon- eller perättiksyrablekta massan men betydligt högre än referensen vid hög ljushet (cirka 90 % ISO). 9 ' 502 "135 Diagram 3 och 4 visar att perättiksyre- och sulfoneringssekvensema ger ungefär samma resultat vad avser eftergulning och att detta resultat är överlägset det för ozonsekvensen.In diagram 2 it is seen that the viscosity of pulp bleached according to the invention is approximately the same as that of the ozone or peracetic acid bleached pulp but significantly higher than the reference at high brightness (approximately 90% ISO). 9 ' 502 "135 Diagrams 3 and 4 show that the peracetic acid and sulfonation sequences give approximately the same results in terms of afteryellowing and that this result is superior to that of the ozone sequence.

Uppﬁnningen är ej begränsad av utförandet i försöken utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Fackmannen inser således lätt att variationsrikedomen vad gäller bleksekvensens uppbyggnad är mycket stor, speciellt eftersom det eller de alkaliska oxiderande stegen ej behöver bestå av peroxidsteg utan kan utgöras av vilken oxiderande blekkemikalie som helst.The invention is not limited by the embodiment in the experiments but can be varied within the scope of the following patent claims. The skilled person will thus easily realize that the range of variation in terms of the bleaching sequence structure is very large, especially since the alkaline oxidizing step(s) need not consist of peroxide steps but can consist of any oxidizing bleaching chemical.

Claims

5Û2 135 m PATENTKRAV

A method of preferably completely chlorinating a bleached chemical pulp in a bleaching sequence comprising at least one acid sulfite-containing reducing bleaching step and at least one alkaline oxidizing bleaching step in any order. The method is characterized in that at least one of said acidic sulfur-containing reducing bleaching steps is carried out under substantially sulphonating conditions to a sulphonation degree exceeding 10%, preferably exceeding 20% and even more preferably to 40-80%.

2. A method according to claim 1, characterized in that said sulfonating conditions are achieved by a pressure which everywhere in the ink vessel exceeds the vapor pressure of the liquid and dissolved in the liquid, and by a temperature exceeding 90 ° C, preferably equal to or above 10 ° C , and more preferably between 100 and 120 ° C.

3. A method according to claim 1, characterized in that said sulfonating conditions are achieved by a pressure in the top of the ink vessel exceeding 1 bar, preferably exceeding 1.2 bar and more preferably exceeding 1.5 bar, a pressure in the bottom of the ink vessel exceeding 2 bar, preferably between 3 and 15 bar and more preferably between 5 - 10 bar, and by a temperature exceeding 90 ° C, preferably equal to or above 100 ° C, and more preferably between 100 and 120 ° C.

4. A method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said sulfonating acidic sulfur-containing reducing bleaching step is carried out to a final pH of 1 to 7, preferably 2 to 6.

5. A method according to any one of claims 1 - 4, characterized in that sulfur consumption calculated as sulfur dioxide during said sulfonating acidic sul ﬁ-containing reducing bleaching step is 1 - 40 kg per tonne of pulp, preferably 10 - 30 kg per tonne of pulp. 'f 502 5135

6. A method according to any one of claims I - 5, characterized in that the reaction time for said sulfonating acidic sulnet-containing reducing bleaching step is 30 seconds - 120 minutes, preferably 5 - 120 minutes and even more preferably 30 - 120 minutes.

7. A method according to claim 1, characterized in that said alkaline oxidizing bleaching steps contain peroxide, preferably hydrogen peroxide, and that at least one such step is performed at a pressure in the top of the bleaching vessel exceeding 1 bar, preferably exceeding 1.2 bar and more preferably exceeding 1.5 bar, while the pressure in the bottom of the ink vessel should exceed 3 bar, preferably exceed 4 bar and more preferably exceed 5 bar. The temperature in the bleach vessel should in this case exceed 90 ° C, preferably be equal to or above 10 ° C, and more preferably be between 100 and 120 ° C.

8. A method according to claim I, characterized in that said acid sulphite-containing reducing bleaching steps contain complexing agents.

9. A method according to claim 1, characterized in that said acid sulphite-containing reducing bleaching steps contain anthraquinone and / or sodium borohydride.

10. A method according to claim 1, characterized in that the pulp is washed between the bleaching steps.

11. 1. A method according to claim 1, characterized in that the pulp before it is treated in the bleaching sequence oxygen is delignified to a kappa number of 15 or less and a viscosity of 950 dm3 / kg or more.

12. A method according to claim 1, characterized in that the bleaching sequence begins with the pulp being acidified to pH 4-6, preferably in the presence of complexing agents. As acidifiers, sulfur dioxide, sulfur, bisulfite, sulfuric acid, effluent from said acidic sulfur-containing reducing bleaching steps or a combination of one or more of these acidifiers are preferably used. 502 135 12

13. A method according to claim I, characterized in that the pulp during said acidic salt-containing reducing bleaching steps has a consistency of between 8 and 16%, preferably between 9 and 11%.

14. A method according to claim 1, characterized in that the pulp is not washed between the bleaching steps.