СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ МАССЫ С ОТБЕЛИВАНИЕМ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 2008 года по МПК D21C9/02 D21C9/14 D21C9/153 

Настоящее изобретение относится к способу снижения количества свежей воды, необходимой для промывки целлюлозной массы при отбеливании целлюлозы. Сульфатную целлюлозу чаще всего отбеливают в многоступенчатых отбельных установках, где целлюлозную массу промывают между стадиями отбеливания. Обычно промывку проводят либо путем прессования, либо путем промывки вытеснением. Настоящее изобретение относится к интенсификации промывки при отбеливании сульфатной целлюлозы между стадиями отбеливания, когда промывка проводится с использованием промывочного устройства, применяющего вытеснение. Вытеснение может осуществляться посредством, например, напорной барабанной моечной машины, промывочными прессами или диффузорами.

Публикация европейского патента 856079 раскрывает способ интенсификации промывки целлюлозной массы вытеснением, так что по меньшей мере часть фильтрата со стадии отжима, прессования или сгущения, идущей за фактической промывкой, направляют на непосредственно предшествующую стадию промывки как промывочную жидкость. Также часть фильтрата с единственной или последней стадии промывки может быть возвращена в начало указанной стадии, чтобы использоваться как промывочная жидкость. В этом случае количество промывочной жидкости, используемой для промывки целлюлозной массы, может быть увеличено, в соответствии с чем результаты промывки улучшаются по сравнению с ситуацией, когда то же самое количество жидкости вводят в промывку, не направляя фильтрат на промывку.

Финский патент 67894 описывает способ промывки, в связи с отбеливанием целлюлозной массы, где отбеливающий химикат вводят в целлюлозную массу с другой стороны, так что он вытесняет из целлюлозной массы химикат, использованный на предшествующей стадии, и вытесняющий химикат вводят в целлюлозную массу с помощью моечного аппарата. Промывка завершается, например, в двухступенчатой барабанной моечной машине, в которой жидкость, вытесненная на последней стадии, проводится как вытесняющая жидкость на первую стадию. Вместе с вытесняющей жидкостью на первую стадия вводится, например, щелочь. Эта щелочная обработка с вытеснением может быть использована для замены обычного промывочного аппарата и щелочной колонны стадии хлорирования. Фильтрат с первой стадии может подаваться на предшествующую моечную машину.

Задачей настоящего изобретения является снижение количества свежей воды или другой чистой промывочной жидкости, необходимой для промывки целлюлозной массы при отбеливании. Более точно, задачей является улучшение и интенсификация промывки между стадиями отбеливания, так что при сниженном количестве свежей воды достигается по существу та же степень чистоты целлюлозной массы по сравнению с процессами промывки предшествующего уровня.

Настоящее изобретение относится к способу обработки целлюлозной массы при отбеливании целлюлозы, причем способ включает обработку целлюлозной массы по меньшей мере на стадиях обработки озоном, диоксидом хлора или стадии щелочения и затем промывку целлюлозной массы в моечном устройстве, имеющем значение E₁₀ по меньшей мере 3, предпочтительно не более 4, для чего промывочную жидкость вводят в моечное устройство противоточно целлюлозной массе, и фильтрат удаляют из моечного устройства. Отличительным признаком изобретения является то, что целлюлозную массу моют в моечном устройстве так, что первая промывочная жидкость является фильтратом, полученным из самого моечного устройства, и количество указанной промывочной жидкости составляет 1,5-3,5 т/вст, после чего целлюлозную массу моют промывочной жидкостью, введенной в моечное устройство извне устройства, причем количество указанной промывочной жидкости таково, что фактор разбавления в последней промывке составляет менее 1 т/вст, а полное количество промывочной жидкости, использованной в моечном устройстве таково, что результирующий фактор разбавления выше 0 т/вст.

Фильтрат, полученный с моечного устройства, разделяют по меньшей мере на два потока. Одну фракцию предпочтительно получают из конечной части фильтрата, которая составляет менее 50%, предпочтительно менее 30% фильтрата. Фракционирование осуществляется так, что сначала фильтраты выводят из моечного устройства через одну систему каналов, а оставшуюся часть, циркулирующую в моечной машине, проводят через отдельную систему каналов на начальную стадию промывки. Эту последнюю фракцию используют как фильтрат, полученный из того же моечного устройства, которым целлюлозную массу моют сначала в моечном устройстве. После этого целлюлозную массу моют далее чистой жидкостью или жидкостями, введенными извне моечного устройства, причем фильтрат предпочтительно является фильтратом со стадии отбеливания, находящейся в процессе ниже по направлению течения целлюлозной массы. Указанная конечная фракция, которая предпочтительно содержит менее 30% фильтрата, который должен быть удален из процесса, образуется на последней промывке целлюлозной массы и таким образом, является более чистым, чем фильтрат, полученный "предварительной" промывкой целлюлозной массы. Количество указанной фракции составляет 1,5-3,5, предпочтительно 1,5-2,5 т/вст.

Таким образом, стадия промывки согласно изобретению относится к одноступенчатой противоточной промывке, осуществляемой между стадиями отбеливания, причем в этой промывке фактор разбавления менее 1 т/вст и часть фильтрата с этой стадии отбирается на начало указанной стадии, чтобы использоваться в качестве промывочной жидкости. Такая обработка целлюлозной массы с циркулирующим внутри фильтратом может рассматриваться как своего рода предварительная промывка.

В частности, изобретение относится к промывке целлюлозной массы после стадий обработки озоном, диоксидом хлора и/или стадии щелочения. Стадии щелочения, например, стадии E, EO, EP, EOP, P, PO или OP. Стадии с диоксидом хлора включают, например, стадии (DC), C/D, D/C, D₀, D₁, D₂ и D₃, с возможным добавлением химикатов, таких как хлор, ЭДТА или NaOH.

Способ предпочтительно применим вместе со следующими моечными устройствами: барабанные моечные машины (предпочтительно барабанная моечная машина Drum Displacer© (DD) [Andritz Oy]), диффузорные моечные аппараты, промывочные прессы и вакуум-фильтры с эффективностью промывки, выраженной в значении E₁₀, выше 3, предпочтительно выше 4, обычно 3-8, наиболее типично 4-6. Необходима достаточно эффективная промывка, чтобы получить из последней промывки такую фракцию фильтрата, которая достаточно чистая, чтобы ее можно было использовать на той же стадии отбеливания. Чтобы определить эффективность промывки так, чтобы можно было сравнить друг с другом моечные аппараты разных типов, используется так называемое значение E₁₀. Значение E₁₀ является числом, определенным для моечного аппарата или комбинации нескольких моечных аппаратов, которое выражает количество идеальных перемешиваний, достигаемых указанным моечным аппаратом или комбинацией моечных аппаратов. Под идеальным перемешиванием понимается, в свою очередь, ситуация, когда промывочная жидкость примешивается в промываемую целлюлозную массу настолько энергично, что концентрации как жидкости, остающейся в целлюлозной массе, так и жидкости, удаляемой из нее, одинаковы.

Под фактором разбавления понимается разность между использованной промывочной жидкостью и жидкостью, выходящей из моечного устройства вместе с целлюлозной массой, на тонну целлюлозной массы (DF=V2-L2, где V2 есть количество промывочной жидкости в т/вст целлюлозной массы, а L2 есть количество жидкости в т/вст целлюлозной массы, выходящей из моечного устройства). Целлюлозную массу моют промывочной жидкостью, подаваемой снаружи моечного устройства, причем количество этой жидкости таково, согласно изобретению, что фактор разбавления на указанной конечной промывке менее 1, предпочтительно менее 0 т/вст, наиболее предпочтительно менее -1 т/вст. Фактор разбавления моечного устройства в целом выше 0 т/вст, предпочтительно выше 1 т/вст.

Настоящее изобретение поясняется более подробно со ссылками на приложенные фигуры, на которых:

фиг.1 является схематическим изображением одного предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения,

фиг.2 является схематическим изображением второго предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, и

фиг.3 показывает ситуацию с вытеснением при продвижении целлюлозной массы в направлении потока целлюлозной массы.

Фиг.1 показывает моечное устройство для промывки вытеснением. Такие моечные устройства включают, например, диффузоры и несколько фильтров, а также несколько DD-моечных машин. Целлюлозную массу 41 моют путем вытеснения промывочной жидкостью 44. Согласно изобретению, часть промывочной жидкости 44 заменяют фильтратом 47 с той же самой стадии, целлюлозную массу сначала моют этим фильтратом, который происходит с последней промывки целлюлозной массы в моечном устройстве промывочной жидкостью 44, введенной снаружи моечного устройства. Внутренняя циркуляция фильтрата существенно снижает количество промывочной жидкости 44, поступающей снаружи моечного устройства.

Промытую целлюлозную массу 43 обычно проводят на следующую стадию отбеливания, а промывочный фильтрат, образованный на этой стадии, может быть использован как промывочная жидкость 44.

На фиг.2 показана ситуация промывки в устройстве, в котором поступающая целлюлозная масса 51 сначала моется промывочной жидкостью 54 путем вытеснения 55, и густота промытой путем вытеснения целлюлозной массы 52 повышается затем в сгущающей или прессующей части 56. Если густота выходящей целлюлозной массы 53 больше 25%, устройство рассматривается как промывочный пресс. Иначе оно обычно считается фильтром со сгущающей частью 56. Примерами такого рода моечных устройств являются, например, промывочные прессы и некоторые фильтры, а также некоторые моечные машины типа DD.

Согласно настоящему изобретению, часть промывочной жидкости 54, поступающей снаружи моечного устройства, заменяется фильтратом с самой стадии промывки. Внутренний фильтрат стадии образуется в вытесняющей части (55) и/или в части прессования/сгущения (56). Целлюлозная масса 51, вводимая в моечное устройство, сначала моется этим фильтратом. Это существенно снижает количество промывочной жидкости 54, вводимой снаружи.

Согласно изобретению, целлюлозную массу сначала моют внутренним фильтратом моечного устройства и затем промывочной жидкостью, вводимой снаружи моечного устройства, причем количество этой жидкости таково, что фактор разбавления при последней промывке менее 1, предпочтительно менее 0, наиболее предпочтительно менее -1. Фактор разбавления, известный так же, как избыток промывочной воды, равен потоку (44, 54) промывочной жидкости минус количество жидкости, захваченной выходящим потоком (43, 53) целлюлозной массы, в единицах т/вст. Пример: входящий поток (44) жидкости составляет 7 т/вст. Густота выходящего потока целлюлозной массы равна 10%, т.е. выходящий поток (43) составляет 1 сст целлюлозной массы и 9 т жидкости/сст или 0,9 т от вст целлюлозной массы и 8,1 т жидкости/вст (сст=связанная сухая тонна целлюлозной массы, т.е. 100%-ная целлюлозная масса, вст = воздушно-сухая тонна целлюлозной массы, т.е. 90%-ная целлюлозная масса, т.е. 900 кг целлюлозной массы). Таким образом, фактор разбавления равен 7-8,1=-1,1 в единицах т/вст.

Согласно изобретению, объединенное количество промывочной жидкости, требуемое для моечного устройства (по линии 44 и 47 фиг.1; линиях 54, 57 и 58 фиг.2), таково, что фактор разбавления превышает 0 т/вст, предпочтительно более 1,0 т/вст, типично 0-6 т/вст, наиболее типично 1-4 т/вст. В соответствии с изобретением, в моечном аппарате используется фильтрат (47) с собственной стадии отбеливания, например, 2,5 т/вст и, таким образом, в конце получают фактор разбавления для всей операции промывки (47, 44) -1,1+2,5=1,4 т/вст. Обычные факторы разбавления для отбеливания лежат в интервале 1-3. То есть способ согласно изобретению достигает того же уровня фактора разбавления, который является обычным при операции вытеснения, при том, что количество жидкости, введенной снаружи, намного меньше, чем количество, выражаемое обычно как фактор разбавления (-1,1 т/вст). В технологии отбеливания это дает прекрасный шанс снизить использование свежей воды на 1,5-3,5 тонны на моечный аппарат на тонну целлюлозной массы. Установка отбеливания имеет обычно 3-5 стадий отбеливания. Если способ согласно изобретению применяется, например, на двух стадиях, полученная экономия воды составляет 3-7 тонн на тонну целлюлозной массы, что очень существенно, учитывая что обычно полный расход воды на установке отбеливания составляет 10-20 т/вст.

Расчеты баланса показали, что повторное использование воды согласно изобретению внутри одной и той же стадии отбеливания на практике приводит к такому же результату промывки, что и при использовании только вводимой извне промывочной жидкости, при одинаковом полном факторе разбавления и достаточно высокой эффективности моечного устройства, чтобы обеспечить соответствующую чистоту циркулирующей фракции фильтрата. Это неожиданный результат, так как существующий уровень техники всегда учит, что без соответствующего количества введенной снаружи воды нельзя достичь удовлетворительного результата промывки между стадиями отбеливания. Однако этот впервые изобретенный способ промывки заметно снижает расход воды на установках отбеливания без существенных дополнительных затрат.

Путем обеспечения одной простой циркуляции жидкости в стадии промывки потребность в свежей воде и количестве вытекающего потока снижается на десятки процентов. Одновременно достигается также экономия тепловой энергии, так как циркулирующая жидкость имеет как раз подходящую температуру.

На фиг.3 показана операция вытеснения в массе целлюлозы внутри моечного аппарата в направлении движения целлюлозной массы. Содержание химиката в жидкости входящей целлюлозной массы составляет C₀. Целлюлозную массу промывают промывочной жидкостью с содержанием химиката C₁. Таким образом, получается первая фракция фильтрата с содержанием химиката C₂. В конце промывки образуется фракция фильтрата с содержанием C₃.

Этот вновь изобретенный способ предполагает, что фракция C₃, которая составляет менее 50%, предпочтительно менее 30% конечной части фильтрата, достаточно чиста или близка к содержанию C₁, чтобы циркулировать и использоваться в начальной промывке целлюлозной массы в моечном устройстве. Это достигается, когда объем жидкости с C₃ составляет 1,5-3,5 т/вст, и вытеснение достаточно эффективно, т.е. в единицах E₁₀ выше 3, предпочтительно выше 4.

Следующим требованием является то, чтобы полное количество жидкости, используемой для вытеснения, было соответствующим, в связи с чем требуется полный фактор разбавления более 0, предпочтительно более 1. Иначе невозможно достаточное проникновение вводимой извне чистой жидкости с C₁ через массу целлюлозы во фракцию с C₃.

Новая идея настоящего изобретения состоит в том, что использование воды при отбеливании, особенно свежей воды, поступающей на рассматриваемую стадию извне, может быть снижено, т.е. таким образом, что промывка завершается при нехватке промывочной воды. Это привело бы к плохому результату промывки между стадиями отбеливания, если бы не применялась внутренняя циркуляция внутри стадии промывки.

Промывка при нехватке промывочной воды обычно невозможна. Например, при промывке сульфатной целлюлозы, когда желаемый результат промывки составляет выше 99% и когда значение E₁₀ всей моечной установки может быть выше 20, разница между фракциями промывочной воды относительно мала. Таким образом, внутренняя циркуляция фильтрата не дает такого преимущества, чтобы целлюлозная масса могла быть промыта при нехватке промывочной воды. Кроме того, фактор разбавления должен лежать в интервале 2-4 т/вст для свежей воды, вводимой снаружи.

Способ согласно изобретению особенно подходит для отбеливания, когда промывка между двумя стадиями отбеливания осуществляется путем промывки вытеснением, и значения pH и другие условия на стадиях отбеливания отличаются друг от друга, из-за чего получаются огромные разницы между фракциями фильтрата в отношении pH, температуры или некоторых других свойств. То есть, фильтрат, который должен циркулировать, существенно отличается от остального фильтрата с точки зрения концентрации, pH или температуры. Можно сказать, что свойства фильтрата, который должен циркулировать, должны быть более близки к свойствам вводимой извне промывочной воды, чем свойства фильтрата, выходящего из моечного устройства. Это может быть описано также так, что если характеристикой вводимой извне промывочной воды является C₀, а соответствующая характеристика, вводимая с целлюлозной массой, есть C₁, разница характеристик равна C₁-C₀. Характеристика фильтрата, который должен циркулировать C_{циркуляции} = CO + kx(С₁-C₀), где k меньше 0,35, предпочтительно 0,2. Здесь C может быть содержанием химиката или соответствующей характеристикой.

Настоящее изобретение может предпочтительно применяться, например, вместе с последовательностью отбеливания и A/D₀-EOP-D₁-P. Когда промывка согласно изобретению завершается после последовательностей A/D₀, EOF и D₁, количество стоков может быть снижено на примерно 25% по сравнению с ситуацией, когда не имеется внутренней циркуляции фильтрата согласно изобретению. При отбеливании чистота входящей и выходящей целлюлозной массы остается по существу одинаковой, независимо от того, моется ли целлюлозная масса согласно изобретению или традиционным образом с использованием заметно большего количества промывочной воды извне моечного устройства.

Способ касается обработки целлюлозной массы с отбеливанием целлюлозы. Целлюлозную массу обрабатывают по меньшей мере на стадиях озона, диоксида хлора или щелочения и затем промывают в моечном устройстве, имеющем значение Е₁₀ по меньшей мере 3, предпочтительно выше 4. Промывочную жидкость вводят в моечное устройство противоточно целлюлозной массе и ее моют так, что промывочная жидкость является фильтратом, полученным из самого моечного устройства. Количество циркулирующей промывочной жидкости составляет 1,5-3,5 т/вст целлюлозной массы. После чего целлюлозную массу моют жидкостью, введенной снаружи моечного устройства. Количество указанной жидкости таково, что фактор разбавления в последней промывке менее 1 т/вст. Полное количество промывочной жидкости, используемой в моечном устройстве, таково, что фактор разбавления составляет более 0 т/вст. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ обработки целлюлозной массы с отбеливанием целлюлозы, включающий по меньшей мере обработку целлюлозной массы на стадиях озона, диоксида хлора или стадии щелочения и последующую промывку целлюлозной массы в моечном устройстве, имеющем значение Е₁₀ по меньшей мере 3, предпочтительно выше 4, в соответствии с которым промывочную жидкость вводят в моечное устройство противоточно целлюлозной массе и фильтрат выводят из моечного устройства, отличающийся тем, что целлюлозную массу моют в моечном устройстве так, что первая промывочная жидкость содержит фильтрат, полученный из самого моечного устройства, и количество такой циркулирующей промывочной жидкости составляет 1,5-3,5 т/вст целлюлозной массы, после чего целлюлозную массу моют промывочной жидкостью, вводимой снаружи моечного устройства, причем количество указанной промывочной жидкости таково, что фактор разбавления в последней жидкости меньше 1 т/вст, и полное количество промывочной жидкости, используемой в моечном устройстве, таково, что фактор разбавления выше 0 т/вст.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество циркулирующего промывочного фильтрата, используемого на первой промывке, составляет 1,5-2,5 т/вст.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что фильтрат, полученный из моечного устройства, разделяют по меньшей мере на два потока, по меньшей мере один из которых, составляющий 1,5-3,5 т/вст, образован конечной частью фильтрата, выходящего из моечного устройства, причем эта конечная часть составляет менее 50%, предпочтительно менее 30% полного количества выходящего фильтрата, и используется на первой промывке целлюлозной массы.4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что фактор разбавления в последней промывке составляет менее 0 т/вст, предпочтительно менее -1 т/вст.5. Способ по п.3, отличающийся тем, что фактор разбавления в последней промывке составляет менее 0 т/вст, предпочтительно менее -1 т/вст.