СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДРЕВЕСНОЙ ПУЛЬПЫ
METHOD OF PRODUCING WOOD PULP

Настоящее изобретение относится к способу получения древесной пульпы.
Публикация FI 61926 и соответствующая публикация DE 2444475 раскрывают способ, в котором древесную пульпу обрабатывают озоном. Возможно, что pH древесной пульпы устанавливают после озонирования.
Публикация FI 67412 и соответствующая публикация CA 1083870 раскрывают способ, в котором древесную пульпу фракционируют и одну фракцию, возможно, грубую фракцию, обрабатывают озоном. Во время озонирования щелочь подают в ходе способа.
Проблема, связанная со способом озонирования, состоит в том, что он приводит к образованию сильных органических кислот. Органические кислоты понижают pH древесной пульпы, что вызывает проблемы в способе отбеливания, например, посредством осаждения железистых веществ из технической воды. Органические кислоты также ускоряют износ рабочих установок из-за коррозии.
Вышеуказанные недостатки могут быть преодолены посредством способа изобретения. Способ включает
- введение сырья древесной пульпы,
- очистку сырья в первой стадии очистки для образования древесной пульпы,
- установление pH древесной пульпы между 9 и 11 в стадии способа, на которой устраивают первую приостановку способа, первая приостановка способа составляет, по меньшей мере, 0,5 часа,
- сортировку древесной пульпы на первую отсортированную массу (A1) и первый отход сортировки (R1),
- обработку озоном первого отхода сортировки (R1), pH которого в начале способа озонирования составляет между 9 и 11,
- очищение озонированного первого отхода сортировки (R1) во второй стадии очистки таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть его стала принадлежать ко второй отсортированной массе, и
- объединение отсортированных масс.
Древесную пульпу обрабатывают таким образом, что после озонирования pH древесной пульпы имеет одинаковый уровень повсюду в древесной пульпе, таким образом, делая ее отбеливание более легким. При сравнении со способами озонирования древесных пульп предшествующего уровня техники новый способ предоставляет следующие преимущества:
- более низкое потребление энергии для достижения целевой степени очистки древесной пульпы,
- более хорошие прочностные свойства,
- предотвращение коррозии рабочих установок, расположенных после озонирования, благодаря контролю над pH и значению pH, составляющему 4, и
- более хорошая окончательная отбеливаемость древесной пульпы.
В способе изобретения сырье древесной пульпы вводят в ходе способа. Сырье может представлять собой мягкие виды древесины, такие как сосна (Pinus sylvestris), Южная сосна (род Pinus, несколько различных видов), ель (Picea abies) или смеси сосны и ели. Виды твердой древесины и их смеси с видами мягкой древесины также являются возможным сырьем. Сырье может быть в виде древесных щепок. Исходное сырье может также представлять собой бревна, которые измельчают в PGW (давление древесной массы) способе.
Такое сырье, как древесные щепки, из которых удаляют воду для достижения консистенции от 25% до 35%, типично, 30%, подают в очиститель, в котором его очищают в первой стадии очистки. Очиститель может быть дисковым очистителем или дисковым очистителем с коническим сечением. Сырье очищают при повышенной температуре и под давлением в очистителе для образования древесной пульпы. Первая стадия очистки может также быть выполнена посредством молотковой дробилки.
Предпочтительным сырьем является сосна, поскольку способ изобретения является наиболее преимущественным по сравнению с другими способами, когда сырьем является сосна. Общеизвестно, что способность сосны к очистке является плохой. Однако путем применения озона она может быть улучшена. Древесная пульпа, обработанная озоном, содержит меньше мелких частиц и щепок по сравнению с древесной пульпой, которая не обработана озоном. Обработка озоном также имеет благоприятный эффект для удаления смолы, что важно в связи с сосновым сырьем.
Первая стадия очистки является довольно мягкой; древесную пульпу очищают до степени очистки 600-700 мл CSF. Верхний предел может быть даже выше 700 мл CSF.
После первой стадии очистки есть два основных варианта: 1) вся древесная пульпа может быть направлена в реактор щелочной обработки или 2) древесная пульпа может быть сортирована на первую отсортированную массу и первых отход сортировки, и отход сортировки направляют в реактор щелочной обработки.
2
3
2
2
Согласно первому основному варианту, всю древесную пульпу направляют в реактор щелочной обработки для достижения определенного уровня pH. Древесную пульпу обрабатывают щелочью, такой как гидроксид натрия (NaOH), бикарбонат натрия (NaCO), гидроксид магния (Mg(OH)) или гидроксид кальция (Ca(OH)). Способ в реакторе щелочной обработки устроен так, чтобы была приостановка, т.е. древесная пульпа пребывает в реакторе в течение, по меньшей мере, 0,5 часа, обычно от 1 до 2 часов. Приостановка способа необходима, поскольку щелочь должна проникнуть с поверхности волокон древесной пульпы во внутренние части волокон (или волоконных агрегатов, в зависимости от того, насколько грубой является древесная пульпа), т.е. внутренние части волокон и/или волоконных агрегатов также нужно обработать для достижения выгоды изобретения. Приостановка способа может быть устроена также в серийном производстве как непрерывный способ.
После обработки древесной пульпы в реакторе щелочной обработки ее направляют к сортировщику, такому как решето или циклон. Древесную пульпу сортируют на первую отсортированную массу и первый отход сортировки. Стадия сортировки имеет место при консистенции от 0,5% до 1,5%, обычно приблизительно 1%, и первая отсортированная масса остается в той консистенции после сортировки. Обычно отношение отсортированная масса/отход сортировки может составлять приблизительно 20/80. Однако отношение отсортированная масса/отход сортировки может составлять 40/60 или 50/50. Таким образом, отсортированная масса может составлять между 20% и 60% от общего количества древесной пульпы, или даже между 15% и 65% от общего количества древесной пульпы.
Из первого отхода сортировки сначала удаляют воду так, чтобы консистенция первого отхода сортировки составляла предпочтительно выше 30%. Консистенция более предпочтительна выше 35%. Избыточную жидкость рециркулируют обратно в способ. Первый отход сортировки направляют в вышеуказанной консистенции в озоновый реактор, в котором первый отход сортировки взбивают и озонируют. В зависимости от экономии энергии и требований к качеству древесной пульпы способ озонирования устраивают так, чтобы количество озона составляло между 0,5% и 10% и, предпочтительно, между 1% и 4% массы древесной пульпы. Температура способа составляет между 20°C и 90°C. Сильные органические кислоты образуются в способе озонирования, но щелочь, которой был обработан первый отход сортировки, нейтрализует те сильные органические кислоты. Сильные органические кислоты и щелочь образуют буферный раствор, pH которого может удерживаться на определенном уровне в течение долгого времени несмотря на то, что способ озонирования постоянно производит органические кислоты. В конце способа озонирования pH отхода сортировки составляет между 5 и 7, что является выгодным диапазоном в отношении следующих стадий способа.
После озонирования первый отход сортировки очищают в главной линии очистки, которая может включать последовательные очистители. Возможно, что первый отход сортировки сортируют на вторую отсортированную массу и второй отход сортировки. Второй отход сортировки может быть отправлен для дополнительной очистки, т.е. в третью стадию очистки, но также возможно, что его просто удаляют из способа. Если есть третья стадия очистки, ее выполняют таким же образом, как предшествующие стадии очистки.
Первую отсортированную массу и отсортированное количество первого отхода сортировки объединяют после вышеуказанных стадий способа. Отсортированное количество первого отхода сортировки относится ко всем отсортированным массам, которые были получены после сортировки древесной пульпы на первую отсортированную массу и первый отход сортировки.
Возможно, что первую отсортированную массу обрабатывают озоном, и обработанные озоном древесные пульпы объединяют. Также возможно, что немного щелочи добавляют к первой отсортированной массе после ее обработки озоном. Щелочь может быть такой же, какую добавляли перед озонированием. Дополнительно, возможно, что отсортированную массу, которая не была озонирована, обрабатывают щелочью перед объединением с отсортированным количеством первого отхода сортировки.
Степень очистки получаемой массы может быть между 90 и 150 мл CSF, но также возможно, что нижний предел составляет 30 или 40 мл CSF. Естественно, что вышеуказанная степень очистки зависит от желаемого качества бумаги.
Согласно второму основному варианту, после первой стадии очистки древесную пульпу сортируют в таком сортировщике, как решето или циклон, на первую отсортированную массу и первый отход сортировки. Консистенция в сортировщике составляет между 1 и 2%. Обычно отношение отсортированная масса/отход сортировки может составлять приблизительно 20/80. Однако отношение отсортированная масса/отход сортировки может также составлять 60/40 или 50/50. Таким образом, отсортированная масса может составлять между 20% и 60% от общего количества древесной пульпы, или даже между 15% и 65% от общего количества древесной пульпы.
2
3
2
2
Первый отход сортировки обрабатывают такой щелочью, как гидроксид натрия (NaOH), бикарбонат натрия (NaCO), гидроксид магния (Mg(OH)), или гидроксид кальция (Ca(OH)), в реакторе щелочной обработки. pH первого отхода сортировки повышают до уровня, находящегося между 9 и 11, в зависимости от количества применяемого озона и обрабатываемого сырья. После этого жидкость удаляют из первого отхода сортировки таким образом, чтобы была достигнута консистенция, предпочтительно, выше 35%. Избыточную жидкость рециркулируют обратно в способ. Первый отход сортировки направляют в вышеуказанной консистенции в реактор озонирования, в котором первый отход сортировки взбивают и озонируют. В зависимости от экономии энергии и требований к качеству древесной пульпы способ озонирования организуют так, чтобы количество озона составляло между 0,5% и 10% и, предпочтительно, между 1% и 4% массы древесной пульпы. Температура способа составляет между 20°C и 90°C. Сильные органические кислоты образуются в способе озонирования, но щелочь, которой был обработан первый отход сортировки, их нейтрализует. Сильные органические кислоты и щелочь образуют буферный раствор, pH которого может удерживаться на определенном уровне в течение долгого времени несмотря на то, что при озонировании постоянно образуются органические кислоты. В конце способа озонирования pH отхода сортировки составляет между 5 и 7,что является выгодным диапазоном для следующих стадий способа.
После озонирования первый отход сортировки направляют в очиститель для выполнения второй стадии очистки. Поскольку первый отход сортировки обработан озоном, его свойства изменились таким образом, что вторая стадия очистки потребляет намного меньше энергии по сравнению с массами, которые не обработаны озоном. Первый отход сортировки отправляют из очистителя в сортировщик, который сортирует первый отход сортировки на вторую отсортированную массу и второй отход сортировки. Степень очистки отсортированных масс, то есть массы, состоящей из первой отсортированной массы и второй отсортированной массы, может составлять между 90 и 150 мл CSF, но также возможно, что нижний предел составляет 30 или 40 мл CSF. Естественно, что вышеуказанная степень очистки зависит от требуемого качества бумаги.
Второй отход сортировки может быть отправлен для дополнительной очистки, т.е. в третью стадию очистки, но также возможно, что это его просто удаляют из способа. Если есть третья стадия очистки, ее выполняют таким же образом, как предшествующие стадии очистки.
Первая отсортированная масса может быть удалена из способа и применена для других целей, но также возможно, что первую отсортированную массу и вторую отсортированную массу объединяют такими образом, чтобы они могли быть направлены как одна масса в следующую стадию способа, которая обычно является стадией отбеливания. Масса, получаемая из второй стадии очистки, имеет pH, находящийся между 5 и 7, и первая отсортированная масса имеет приблизительно такой же pH, таким образом, никакие дополнительные стадии не требуются для регулирования уровня pH.
Установление pH на уровне, находящемся между 9 и 11 перед очисткой, увеличивает стадию отбеливания, поскольку уменьшается потребление перекиси водорода. Вредные древесные экстракты растворимы в воде, в которую добавлена щелочь.
Древесную пульпу, получаемую настоящим способом (вышеуказанные первые и вторые основные варианты), применяют в производственном процессе бумажных продуктов. Бумажный продукт может быть бумагой, содержащей древесную пульпу, такой как бумага для печати, содержащая древесную пульпу, или он может быть картоном.
Далее изобретение объяснено на примерах со ссылками на чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение первого способа,
Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение второго способа,
Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение третьего и четвертого способов,
Фиг. 4 показывает индекс натяжения как функцию УПЭ (удельное потребление энергии), и
Фиг. 5 показывает индекс разрыва как функцию от индекса натяжения.
Пример 0
Способы, которые не включают щелочную обработку перед озонированием, были применены в обработке древесной пульпы, сделанной из сосны.
Точки 1 и 2 соответствуют результатам, полученным из нормальной TMP очистки, в которой сосна применена в качестве сырья.
Точка 5 на фиг. 5 соответствует результатам, полученным в способе, в котором отход озонированной сосны смешивали с отсортированной неозонированной сосной. Щелочь не добавляли.
Точка 7 на фиг. 5 соответствует результатам, полученным в способе, в котором отход озонированной сосны смешивали с отсортированной неозонированной сосной. Щелочь не добавляли.
Как можно видеть на фиг. 5, ±20% экономии энергии и более хорошие прочностные свойства, чем в обычном способе с сосной, были получены посредством озонирования отхода сосны.
Пример 1
Далее, первый вариант способа описан, ссылаясь на Фиг. 1.
Из сырья древесной пульпы сначала удаляют воду, например, в сгустителе 1, таком как винтовой пресс, и после этого сырье подают в очиститель 2, в котором сырье, такое как сосновые щепки, очищается в первой стадии очистки при повышенной температуре и под давлением для получения древесной пульпы. Консистенция во время очистки равна приблизительно 30%. Предпочтительным сырьем является сосна, поскольку способ изобретения является наиболее выгодным по сравнению с другими способами, когда сырьем является сосна. Первая стадия очистки является довольно мягкой; древесную пульпу очищают до степени очистки от 600-700 мл CSF. Возможно, что величина степени очистки даже выше 700 мл CSF. Древесную пульпу обрабатывают щелочью, такой как гидроксид натрия, в реакторе щелочной обработки 3. pH первого отхода сортировки увеличивают до уровня, находящегося между 9 и 11. В реакторе щелочной обработки 3 имеет место приостановка, такая, что древесная пульпа остается в реакторе щелочной обработки в течение, по меньшей мере, 0,5 часа, обычно от 1 до 2 часов. Древесную пульпу также разводят в реакторе щелочной обработки таким образом, чтобы ее консистенция составляла между 0,5% и 1,5%.
Древесную пульпу сортируют в таком сортировщике 4, как решето, на первую отсортированную массу A1 и первый отход сортировки R1. Обычно отношение отсортированная масса/отход сортировки составляет приблизительно 20/80, но также и другие отношения, которые описаны в общем описании, являются подходящими.
После этого первый отход сортировки R1 направляют в такой сгуститель 5, как винтовой пресс, который удаляет жидкость из массы таким образом, чтобы достигнуть консистенции, которая составляет более 35%. Избыточную жидкость 9 рециркулируют обратно в способ. Первый отход сортировки R1 направляют в вышеуказанной консистенции в реактор озонирования 6, в котором первый отход сортировки R1 озонируют. Сильные органические кислоты образуются в способе озонирования, но щелочь, которой был обработан первый отход сортировки, нейтрализует те сильные органические кислоты. Сильные органические кислоты и щелочь образуют буферный раствор, pH которого может поддерживаться на определенном уровне в течение долгого времени несмотря на то, что способ озонирования постоянно производит органические кислоты. В конце способа озонирования pH отхода сортировки составляет между 5 и 7, что является полезным диапазоном в отношении следующих стадий способа.
После озонирования первый отход сортировки R1 направляют в очиститель 7. Поскольку первый отход сортировки R1 обработан озоном, его свойства изменены таким образом, что стадия очистки потребляет намного меньше энергии по сравнению с массами, которые не обрабатывали озоном. Первый отход сортировки может быть переведен из очистителя 7 в другой очиститель 8. Также возможно, что первый отход сортировки направлен в сортировщик (не показан), который сортирует первый отход сортировки на вторую отсортированную массу и второй отход сортировки. Второй отход сортировки может быть переведен для дополнительной очистки, но также возможно, что его просто удаляют из способа.
Первая отсортированная масса и отсортированное количество первого отхода сортировки могут быть объединены после обработки первого отхода сортировки вышеуказанным способом так, чтобы они могли быть направлены как одна масса в следующую стадию способа, которая обычно является стадией отбеливания. Получаемая масса имеет pH, который составляет между 5 и 7.
Точка 4 на Фиг. 4 и 5 соответствует результату, который получен в вышеуказанном способе.
Пример 2
Далее, первый вариант способа описан, ссылаясь на Фиг. 2.
Из сырья древесной пульпы сначала удаляют воду, например, в сгустителе 1, таком как винтовой пресс, и после этого сырье подают в очиститель 2, в котором сырье, такое как сосновые щепки, очищается в первой стадии очистки при повышенной температуре и под давлением для получения древесной пульпы. Консистенция во время очистки равна приблизительно 30%. Предпочтительным сырьем является сосна, поскольку способ изобретения является наиболее выгодным по сравнению с другими способами, когда сырьем является сосна. Первая стадия очистки является довольно мягкой; древесную пульпу очищают до степени очистки от 600-700 мл CSF. Возможно, что величина степени очистки даже выше 700 мл CSF. Древесную пульпу обрабатывают щелочью, такой как гидроксид натрия, в реакторе щелочной обработки 3. pH первого отхода сортировки увеличивают до уровня, находящегося между 9 и 11. В реакторе щелочной обработки 3 имеет место приостановка, такая, что древесная пульпа остается в реакторе щелочной обработки в течение, по меньшей мере, 0,5 часа, обычно от 1 до 2 часов. Древесную пульпу также разводят в реакторе щелочной обработки таким образом, чтобы ее консистенция составляла между 0,5% и 1,5%.
Древесную пульпу сортируют в таком сортировщике 4, как решето, на первую отсортированную массу A1 и первый отход сортировки R1. Обычно отношение отсортированная масса/отход сортировки составляет приблизительно 20/80, но также и другие отношения, которые описаны в общем описании, являются подходящими.
После этого первый отход сортировки R1 направляют в такой сгуститель 5, как винтовой пресс, который удаляет жидкость из массы таким образом, чтобы достигнуть консистенции, которая составляет более 35%. Избыточную жидкость 9 рециркулируют обратно в способ. Первый отход сортировки R1 направляют в вышеуказанной консистенции в реактор озонирования 6, в котором первый отход сортировки R1 озонируют. Количество озона составляет между 0,5% и 10% и, предпочтительно, между 1% и 4% по массе древесной пульпы. Температура в течение озонирования составляет между 20°C и 90°C.
Сильные органические кислоты образуются при озонировании, но щелочь, которой был обработан первый отход сортировки, их нейтрализует. Сильные органические кислоты и щелочь образуют буферный раствор, pH которого может поддерживаться на определенном уровне в течение долгого времени несмотря на то, что при озонировании постоянно образуются органические кислоты. В конце способа озонирования pH отхода сортировки составляет между 5 и 7, что является полезным диапазоном в отношении следующих стадий способа.
После озонирования первый отход сортировки R1 направляют в очиститель 7. Поскольку первый отход сортировки R1 обработан озоном, его свойства изменены таким образом, что стадия очистки потребляет намного меньше энергии по сравнению с массами, которые не обрабатывали озоном. Первый отход сортировки может быть переведен из очистителя 7 в другой очиститель 8. Также возможно, что первый отход сортировки направлен в сортировщик (не показан), который сортирует первый отход сортировки на вторую отсортированную массу и второй отход сортировки. Второй отход сортировки может быть переведен для дополнительной очистки, но также возможно, что его просто удаляют из способа.
Первую отсортированную массу A1 направляют в реактор озонирования 11 в консистенции, которая составляет между 0,5% и 1,5%. Первую отсортированную массу A1 озонируют в реакторе озонирования 11. Озон может быть введен в первую отсортированную массу A1.
Первая отсортированная масса А1 и отсортированное количество первого отхода сортировки R1 могут быть объединены после обработки первого отхода сортировки вышеуказанным способом так, чтобы они могли быть направлены как одна масса в следующую стадию способа, которая обычно является стадией отбеливания. Получаемая масса имеет pH, который составляет между 5 и 7.
Точка 6 на Фиг. 4 и 5 соответствует результату, который получен в вышеописанном варианте способа.
Как можно видеть из Фиг. 4 и 5, ±30% экономии энергии и более хорошие прочностные свойства, чем в обычном способе с сосной, были достигнуты посредством обработки отходов щелочью и озонированием отхода сосны (точка 4 и точка 6).
Пример 3
Далее, первый вариант способа описан, ссылаясь на Фиг. 3.
Третий способ подобен примеру 2, за исключением того, что первую отсортированную массу обрабатывают щелочью после озонирования в смешивающем реакторе 13. Количество щелочи составляло 0,5 мас.% от общего количества сухой первой отсортированной массы (например, 0,5 мас.% из 100% NaOH). Приостановка способа устроена в смешивающем реакторе 13. Древесная пульпа пребывает в реакторе 13, по меньшей мере, в течение 0,5 часа.
Точка 8 на Фиг. 4 и 5 соответствует результату, который получен в вышеописанном варианте способа.
Пример 4
Далее, первый вариант способа описан, ссылаясь на Фиг. 4.
Четвертый способ подобен примеру 2, за исключением того, что первую отсортированную массу обрабатывают щелочью после озонирования в реакторе смешения 13. Количество щелочи составляло 2 мас.% от общего количества сухой первой отсортированной массы (например, 2 мас.% 100% NaOH). Приостановка способа 5 устроена в смешивающем реакторе 13. Древесная пульпа пребывает в реакторе 13, по меньшей мере, в течение 0,5 часа.
Точка 9 на Фиг. 4 и 5 соответствует результату, который получен в вышеописанном варианте способа.
Как можно видеть из Фиг. 4 и 5, ±30% экономии энергии и более прочностные свойства, чем в обычном способе с сосной, были достигнуты посредством обработки отхода сосны щелочью, озонированием отхода сосны и добавлением щелочи в отсортированную массу (точка 8 и 9).
Специалисту понятно, что способы, описанные в примерах выше, могут быть по-разному комбинированы. Специалист также понимает, какие консистенции требуются для выполнения каждой стадии способа. Взаимный порядок первой приостановки способа и стадии сортировки может быть обратным; в этом случае специалисту понятно, что требуется установление консистенций, и первая отсортированная масса и первый отход сортировки должны быть раздельно обработаны щелочью, если такая обработка требуется для обеих масс.