PROCESS FOR DELIGNIFYING SULPHATE PULP

Abstract: 1. A two-stage process for the delignification of sulfate pulps produced under alkaline or neutral conditions using oxygen and hydrogen peroxide, characterized in that the pulp is pretreated simultaneously with oxygen and hydrogen peroxide at a pH value of < 5 and then further delignified with oxygen in alkaline medium.

Description: Verfahren zur Delignifizierung von Sulfatzellstoffen Die Erfindung betrifft die alkalische Delignifizierung von Sulfatzellstoffen mit Sauerstoff, der eine Behandlung mit Sauerstoff und Wasserstoffperoxid in saurem Medium vorausgeht. Die auf chemischem Weg gewonnenen Zellstoffe, wie sie z.B. aus dem Sulfitverfahren oder den alkalischen Natron- oder Sulfatverfahren anfallen, enthalten neben dem Hauptbestandteil Cellulose noch geringe Mengen Lignin, Hemicellulosen und einige andere Bestandteile. Die genannten Begleitstoffe der Cellulose, vor allem das Lignin, bewirken die Verfärbung des Zellstoffes oder daraus hergestellter Produkte. Um aus dem Zellstoff Papier oder andere Produkte von hoher Weisse, die nicht zur Vergilbung neigen, herzustellen, ist eine Entfernung der nach dem chemischen Aufschluss verbliebenen Begleitstoffe durch eine Bleiche notwendig. Bei der Verwendung von Sauerstoff und Alkali zur Delignifizierung von ungebleichtem Zellstoff ist es nicht sinnvoll, mehr als die Hälfte des im Zellstoff noch vorhandenen Lignins zu entfernen. Unter den Bedingungen der Sauerstoff-Delignifizierung in alkalischem Medium kommt es nämlich bei einer zu intensiven Behandlung des Zellstoffes zu einem Abbau der Kohlenhydratketten und damit zu einem unerwünschten Verlust an Festigkeit der resultierenden Zellstoffasern. Zur Vermeidung der Belastung der Umwelt mit chlorierten Verbindungen aus dem Abwasser der früher ausschliesslich gebräuchlichen Chlorierungsstufe ist es jedoch wünschenswert, möglichst weitgehend zur Delignifizierung nur Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Verbindungen ein zu setzen. Die Delignifizierung und Bleiche durch die gleichzeitige Einwirkung von Sauerstoff und Wasserstoffperoxid im sauren Medium führt bei Sulfitzellstoffen zu guten Ergebnissen, wie man der Deutschen Patentanmeldung P 34 28 352.8 entnehmen kann. Um auch bei Sulfatzellstoffen eine weitgehende Ligninentfernung bei gleichzeitig guten Viskositätswerten zu erreichen, ist es gemäss DE-OS 32 13 856 (Samuelson) notwendig, den ungebleichten Zellstoff vor der alkalischen Sauerstoff-Delignifizierung mit N02 und Sauerstoff vorzubehandeln. Die Verwendung von N02 erfordert jedoch eine relativ hohe Konsistenz und ist auch mit den bekannten, sich durch die chemischen Eigenschaften von N02 ergebenden Problemen verbunden. Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Erreichung eines hohen Delignifizierungsgrades durch Behandlung des Zellstoffs mit Sauerstoff bei gleichzeitig hohen resultierenden Festigkeiten. Gegenstand der Erfindung ist ein zweistufiges Verfahren zur Delignifizierung von unter alkalischen oder neutralen Bedingungen erzeugten Zellstoffen (Sulfatzellstoffen) mit Sauerstoff und Wasserstoffperoxid, dadurch gekennzeichnet, dass man den Zellstoff bei einem pH-Wert < 5 gleichzeitig mit Sauerstoff und Wasserstoffperoxid vorbehandelt und anschliessend mit Sauerstoff im alkalischen Medium weiter delignifiziert. Durch die Kombination der alkalischen Sauerstoff-Delignifizierung mit der Vorbehandlung erreicht man Kappa-Werte, die niedriger liegen als die mit der Sauerstoff-Delignifizierung erzielten. Gleichzeitig sinkt aber die Viskosität überraschenderweise nicht so stark ab und auch bei der Reisslänge zeigen die erfindungsgemäss delignifizierten Zellstoffe deutlich bessere Werte als die einstufig mit Sauerstoff im alkalischen Medium behandelten Zellstoffe. Auch bei hohem Delignifizierungsgrad liegen die resultierenden Festigkeitswerte auf einem hohen Niveau. Vorteilhaft lässt man Sauerstoff und Wasserstoffperoxid nur kurzzeitig, d.h. 60 sec bis 60 min, bevorzugt 4 bis 30 min, auf den Zellstoff in saurem Medium einwirken. Man arbeitet mit einem Sauerstoffdruck von 0,03 bis 0,5 MPa, einer Sauerstoffkonzentration von 0,1 bis 5 Gew.-%, einer Wasserstoffperoxidkonzentration von 0,1 bis 3 Gew.-%, bevorzugt bis zu 2 Gew.-E jeweils bezogen auf atro Zellstoff, einer Stoffdichte von 5 bis 40 % bevorzugt 8 - 25 % in dem pH-Bereich von 1 bis 4, bevorzugt 1,5 bis 3, bei einer Temperatur von 60 bis 1200C, bevorzugt von 80 bis 1000C. Die Sauerstoffdelignifizierung im alkalischen Medium in Gegenwart von NaOH als Base erfolgt nach dem Stand der Technik bei 90 - 1200C und einem Sauerstoffdruck von 0,1 bis 0,5 MPa. Der Wechsel zwischen der sauren Vorbehandlung und der alkalischen Delignifizierung mit Sauerstoff kann durch die Einschaltung einer Diffusionswäsche so durchgeführt werden, dass nur geringfügig mehr Dampfund Waschwasser benötigt wird. Die Arbeitsweise ohne Zwischenwäsche, bei der zur Neutralisation der sauren Stufe mehr Alkali benötigt wird, hat dagegen den Vorteil, sowohl überschüssigen Sauerstoff als auch Wasserstoffperoxid aus der Vorbehandlungsstufe in der weiteren Stufe konsumieren zu können. Der Dampfbedarf wird gegenüber der Standarddelignifizierung dann nicht erhöht. Der höhere Alkalibedarf lässt sich aus kaustifizierter Weiss lauge decken. Da das Abwasser der Sauerstoff-Stufe zurückgeführt wird, kommt es in der Summe zu keinem höheren Chemikalienbedarf. Die Vorteile dieser Vorbehandlung mit Sauerstoff und Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Säuren erläutern folgende Beispiele: Beispiel 1 a) Kiefernsulfat-Zellstoff mit Kappa-Zahl 29,5 wird bei 1000C und 12 % Stoffdichte 5 Minuten bei 0,3 MPa mit 0,3 Gew.-% Sauerstoff und 0,6 Gew.-% Wasserstoff peroxid bei pH 1,8 behandelt. Nach einer Wäsche des Zellstoffes beträgt die Kappa-Zahl noch 22,8, die Viskosität 1210 dm3/kg. Im zweiten Behandlungsschritt folgt bei 1150C, 12 % Stoffdichte und 90 Minuten Verweilzeit eine Sauer stoffdelignifizierung unter 0,5 MPa O2-Druck in Gegenwart von 4 Gew.-% NaOH und 0,5 Gew.-% MgS04. Dabei resultiert ein Aufschlussgrad von Kappa 8,9. Der Zellstoff weist folgende Eigenschaften auf: Viskosität: 980 dm3/kg Reisslänge (bei 30 SR): 10,2 km Weiterreissbarkeit (bei 30 SR): 1580 mNm/m b) Führt man die Sauerstoff-Delignifizierung wie unter a), jedoch ohne saure O2/H202-,Vorbehandlung durch, so erhält man folgendes Resultat: Kappa-Zahl: 13.8 Viskosität: 900 dz3 /kg Reisslänge (bei 30 SR): 9,2 km Weiterreissbarkeit (bei 30 SR): 1460 mNm/m Beispiel 2 a) Fichtensulfat-Zellstoff mit einer Kappa-Zahl von 31,5 wird bei 900C und 14 % Stoffdichte bei 0,3 MPa mit 0,4 Gew.-% Sauerstoff und 0,5 Gew.-% H202 20 Minuten behandelt. Durch Zusatz von 0,7 Gew.-% H2S04 wurde pH 2,2 eingestellt. Nach der Vorbehandlung wird nicht gewaschen, sondern durch Zusatz von 5 % NaOH alkalisiert. Der Sauerstoffdruck sowie die Temperatur wird auf 0,5 MPa und 1200C angehoben. Durch den Chemikalien zusatz verringert sich die Konsistenz auf 12 %. Die Verweilzeit beträgt 90 Minuten. Der so delignifizierte Zellstoff weist folgende Eigen schaften auf: Kappa-Zahl: 9.7 Viskosität: 1020 dm3/kg Reisslänge (bei 30 SR): 10,5 km Weiterreissbarkeit (bei 30 SR): 1620 mNm/m b) Delignifiziert man den gleichen Zellstoff mit Sauerstoff unter gleichen Bedingungen (jedoch ent sprechend der zur Neutralisierung bei a) notwendigen geringeren Natronlaugemenge) so resultiert ein Zellstoff mit Kappa-Zahl 14,3. Dieser weist folgende Eigenschaften auf: Viskosität: 880 dm3/kg Reisslänge (bei 30 SR): 9,7 km Weiterreissbarkeit (bei 30 SR): 1410 mNm/m

Claims: Patentansprüche 1. Zweistufiges Verfahren zur Delignifizierung von unter alkalischen oder neutralen Bedingungen erzeugten Zellstoffen (Sulfatzellstoffen) mit Sauerstoff und Wasserstoffperoxid, dadurch gekenn zeichnet, dass man den Zellstoff bei einem pH-Wert 5 5 gleichzeitig mit Sauerstoff und Wasserstoff- peroxid vorbehandelt und anschliessend mit Sauer stoff im alkalischen Medium weiter delignifiziert. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Vorbehandlung unter einem Sauerstoff druck von 0,03 bis 0,5 MPa, einer Sauerstoffkonzen tration von 0,1 bis 5 Gew.-%, mit einer Wasser stoffperoxidkonzentration von 0,1 bis 3 Gew.-%, jeweils bezogen auf atro Zellstoff, einer Stoffdichte von 5 bis 40 % in dem pH-Bereich von 1 bis 4 bei einer Temperatur von 50 bis 1200C durchführt. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, dass man an die Vorbehandlung mit oder ohne Zwischenwäsche eine Sauerstoff-Delignifizierung in Gegenwart von NaOH als Base bei 90 - 1200C und 0,1 - 0,5 MPa Sauerstoffdruck anschliesst.

Inventors: KRUGER, HORST, DR., SUSS, HANS-ULRICH, DR., Krüger, Horst, Dr., Süss, Hans-Ulrich, Dr.
Applicants: DEGUSSA AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: D21C9
IPC codes: D21C9