DE3114427C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer im wesentlichen harzfreien Zellulosepulpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-AS 28 34 909 ist ein Verfahren zur Herstellung von Holzschliff aus lignozellulosehaltigen Materialien bekannt, wobei entrindete Holzknüppel in einem geschlossenen, unter Überdruck von Dampf oder Luft stehenden Schleifer geschliffen werden, während kontinuierlich erwärmtes Spritzwasser zugegeben wird, um eine Verringerung des Energieverbrauchs zu erreichen. Das System ist nicht geschlossen, und es findet keine Verdünnung nach der Zerfaserungsstufe statt. Ein Waschvorgang ist nicht angegeben.

Gebleichte mechanische Pulpen in der Art von Holzschliffpulpe, Refinerpulpe und thermomechanischer Pulpe (sogenannte TMP) und chemisch abgewandelter thermomechanischer Pulpe (sogenannte CTMP), d. h. Pulpen mit Ausbeuten über 90%, sind für hygienische Erzeugnisse höherer Qualität, z. B. Flocken oder Tücher, eingeführt worden. Um gute Absorptionseigenschaften zu erreichen, ist ein niederer Harzgehalt erforderlich. Für die höchsten Qualitäten muß der Gehalt an DKM Extrakt (Dichlormethanextrakt der Pulpe nach Scan-c 7 : 62) der Pulpe unter 0,2% liegen.

Dies ist relativ leicht in einem offenen System zu erreichen, bei dem die Pulpe in der einen oder der anderen Richtung mit wesentlichen Mengen von Wasser zwischen jedem Verfahrensschritt gewaschen wird, und bei welchem die Pulpe mit Peroxid gebleicht wird. Wenn eine ausreichende Wasserzuführung vorhanden ist, ist es auch möglich, mit einem geschlossenen Rücklaufwassersystem zu arbeiten, welches aus praktischen Gründen zweckmäßiger ist.

Das Harz löst sich nicht in der Waschflüssigkeit, wird jedoch in kolloidalem Zustand oder als größere Partikel in der Flüssigkeit dispergiert, wobei alkalische Bedingungen vorzuziehen sind. Es wurden erhebliche Bemühungen im Hinblick auf die Möglichkeit der Wiederverwendung des Rücklaufwassers in möglichst hohem Maße bei niederen Harzkonzentrationen gemacht. Daher war es in der Industrie bei den in Frage stehenden Produkten die Praxis, das Wassersystem nicht weiter abzuschließen, als daß ein Gesamtdurchsatz von wenigstens 50-20 m³ Wasser ptm₉₀ (pro Tonne Pulpe) verbraucht wurde. Bei geringen Wasserverbrauchsmengen konnte offensichtlich der niedere Harzgehalt nicht gehalten werden.

Ein niederer Wasserverbrauch ist jedoch von Interesse, insbesondere im Hinblick auf Abwasserreinhaltungsverfahren, aber auch wenn Wärme aus dem Verfahren wieder ausgenutzt werden soll. Interessante Ergebnisse wurden erreicht, wenn der Wasserverbrauch durch Austrimmen auf unter 10 m³ ptm₉₀ vermindert werden kann.

Das Waschen im Gegenstrom ist ein bekanntes und weitgehend angewendetes Verfahren zum Wiedergewinnen von konzentrierten Ablaufflüssigkeiten aus verschiedenen Aufschließungsverfahren (US-PS 42 07 140). Das im wesentlichen angewendete Verfahren ist das mit völlig gelösten Substanzen, die an sich keine Erhöhung der Schwierigkeiten bei beliebigem Auswaschen ergeben. Für Sulfatpulpen aus harzreichem Holz können jedoch Kolloidharze unter bestimmten Bedingungen ausgefällt werden und das Waschen schwierig machen. Dieses Problem ist jedoch im wesentlichen durch Auswaschen des verbleibenden Harzes in einem folgenden entsprechend angepaßten mehrstufigen Bleichvorgang gelöst, der mit entsprechenden Waschanlagen mit relativ großem Wasserverbrauch verbunden ist. Eine direkte Verbindung zwischen der Technik der Herstellung von mechanischen Pulpen oder dgl. und dem Gegenstromwaschverfahren zur Wiedergewinnung von Ablaufflüssigkeiten aus unterschiedlichen Aufschließungsverfahren wird nicht als selbstverständlich betrachtet, weil es schwierig ist, vorherzusagen, wie das relativ grob dispergierte Harz sich bei der mechanischen Pulpeherstellung verhält, wenn es wiederholt durch eine Pulpeschicht gefiltert wird.

Es wurde jedoch jetzt festgestellt, daß eine derartige Verbindung möglich ist, vorausgesetzt, daß die Bedingungen den speziellen Anforderungen des Harzes bei mechanischen Pulpen angepaßt sind.

Diese mechanischen Pulpen (TMP oder CTMP) sind im allgemeinen in schwach saurer oder neutraler Umgebung zerfasert, was in bezug auf die stabile Dispersion des Harzes ungünstig ist, auch wenn das mechanische Verfahren in Verbindung mit der Faseraufschließung ideal dafür sein kann. Wenn darauf z. B. ein Peroxidbleichen in alkalischer Umgebung folgt, erleichtert die alkalische Umgebung die Harzdispersion.

Das zwischen diesen beiden Verfahrensstufen durchgeführte Waschen kann von großem Interesse sein, da der niedere Harzgehaltspiegel in der Peroxidlösung, der an sich gut ist, das Risiko der Koagulation von Harzteilchen vermindert und dabei der Harzentfernung eine größere Stabilität gibt. Wenn jedoch die Ablaufflüssigkeit aus der Bleichstufe gleichzeitig in die Bleichstufe zurückgeführt wird, was sowohl in Beziehung auf die Verminderung des Wasserverbrauchs, als auch für die wirtschaftliche Ausnutzung der Bleichchemikalien von Interesse ist, scheint die Ausfallkonzentration überraschend schnell erreicht zu werden. Es ist dann wichtig, relativ schnell das auf diese Weise ausfallende Harz mit Waschwasser mit einer Ionenkonzentration, die sukzessive auf reines Wasser absinkt, zu waschen. Das Waschen soll im wesentlichen durch Verdrängen durchgeführt werden und kann mit einem hohen Bewegungsgrad für die gelöste Substanz durchgeführt werden. Um den geringsten Wasserverbrauch zu erreichen, soll ein Waschvorgang vor der Peroxidstufe und in Reihe mit dem Waschen nach der Peroxidstufe durchgeführt werden. Die Waschflüssigkeit soll in einem folgerechten Gegenstrom bewegt werden.

Es wurde überraschenderweise festgestellt, daß durch ein solches Verfahren Pulpen mit annehmbar niederen Harzgehalt auch bei einem sehr niederen Wasserverbrauch hergestellt werden können.

Es wurde ungebleichte CTMP Pulpe in einer Versuchsanlage durch Tränken von Fichtenchips, mit etwa 1,2% Harzgehalt mit Natriumsulfitlösung hergestellt, wobei die Chips etwa 20 kg Na₂SO₃/t knochentrockner Chips aufnahmen. Die Chips wurden mit Dampf auf 110°C vorgeheizt und dann in einem Chiprefiner zerfasert. Die Pulpekonzentration nach dem Chiprefiner wurde gemessen und mit etwa 30 Gew.-% festgestellt. Die Pulpe wurde auf etwa 4% Pulpekonzentration verdünnt und dann in einer Presse auf etwa 30% Pulpekonzentration entwässert. Der Harzgehalt der Pulpe nach der Presse wurde analysiert.

Es wurden verschiedene Versuche durchgeführt, bei welchem die Pulpe nach dem Refiner, jedoch vor der Presse mit Wasser oder einer Mischung von Wasser und Rücklaufwasser verdünnt wurde. Durch Verwendung einer immer sich vermindernden Menge von Frischwasser bzw. einer sich immer erhöhenden Menge von Rücklaufwasser zum Verdünnen der Pulpe konnte der Abschlußgrad des Systems erhöht werden.

Die Analysen des Harzgehalts der Pulpe zeigten die in Fig. 1 dargestellte Relation zwischen dem Harzgehalt in der Pulpe und der Menge des dem System zugeführten Frischwasser ausgedrückt in m³ Frischwasser/t Pulpe.

Durch Einstellen des Materialsausgleichs für Harz bei jedem Versuch konnte berechnet werden, wieviel Harz im Rücklaufwasser dispergiert ist und durch Entwässern und Waschen entfernt werden kann und entsprechend wieviel Harz nicht auf diese Weise entfernt werden kann. Die folgenden Ergebnisse wurden erzielt.

Zugesetzte FrischwassermengeDurch Waschen oder Entwässerung entfernbare Harzmenge m³/t Pulpe%

 50,25 100,45 200,57 300,61

Die in Fig. 1 dargestellten Ergebnisse zeigen eine der Beobachtungen, auf welcher die Erfindung basiert. Bei der Herstellung von ungebleichten CTMP Pulpen bewirkt eine Erhöhung des Abschlusses, daß eine ebenso geringere Menge von Holzharz gelöst oder dispergiert wird, und daß der Harzgehalt der Pulpe ansteigt. Ähnliche Untersuchungen, bei der Herstellung von thermomechanischen Pulpen haben ähnliche Ergebnisse gezeigt. Die Ergebnisse können so interpretiert werden, daß mit Erhöhung des Abschlusses eine Erhöhnung des Ausfällens von gelöstem oder dispergiertem Harz beim Refinen erreicht wird. Bei der Herstellung von ungebleichten mechanischen Pulpen für Anwendungsgebiete, die einen niederen Harzgehalt der Pulpen erfordern, war es bisher nicht möglich, die Systeme stark abzuschließen.

Pulpen aus der vorerwähnten Versuchsanlage wurden dann einer alkalischen Peroxidbleichung unterzogen, was u. a. die folgenden Zwecke hatte:

• - Es erhöht die Helligkeit der Pulpe.
• - Es senkt den Harzgehalt der Pulpe ab.

Die Versuche wurden so ausgeführt, daß ungebleichte TMP CTMP Pulpen nach der Presse mit frischem Wasser oder Rücklaufwasser aus der Bleichstufe verdünnt wurden. Bleichchemikalien wurden der Pulpesuspension mit etwa 12% Pulpenkonzentration zugesetzt, worauf die Pulpesuspension durch einen Bleichturm geleitet wurde. Nach dem Bleichen wurden die Pulpen mit Frischwasser oder Rücklaufwasser auf 4% Pulpekonzentration verdünnt und darauf auf etwa 35% Pulpekonzentration gepreßt. Der Harzgehalt der Pulpenproben wurde nach der Presse bestimmt.

Die folgende Tabelle zeigt einige Beispiele von Pulpen, die zu den Bleichversuchen verwendet wurden. Die Tabelle schließt auch die in der Bleichstufe gemachten chemischen Zusätze ein.

Durch die Einstellung von Material- und Harzausgleich in der Bleichstufe war es auch hier möglich, zu berechnen, wieviel des zugeführten Harzes dispergiert war und damit ausgewaschen werden konnte bzw. wieviel Harz nicht ausgewaschen werden konnte. Die in der obigen Tabelle behandelten Pulpen zeigten die folgenden Ergebnisse:

Beim Bleichen wird der Hauptteil des verbleibenden Harzes ausgelöst. Das alkalische Peroxidbleichen überführt dabei das Harz in eine solche Form, daß es nicht bei erhöhtem Abschluß des Systems ausfällt, wenigstens nicht, wenn der Abschluß in vernünftigen Grenzen gehalten wird. Der Wasserverbrauch bei dem Abschlußexperiment mit CTMP-Pule 1 entspricht etwa 6-10 m³/t Pulpe.

Die experimentellen Untersuchungen für die Herstellung von gebleichter mechanischer Pulpe zeigen die folgenden Ergebnisse.

• 1. Bei der Herstellung von ungebleichten thermomechanischen und chemisch abgewandelten thermomechanischen Pulpen wird ein Teil des im Holz enthaltenen Harzes gelöst oder dispergiert. Das dispergierte Harz kann durch Waschen entfernt werden.
• 2. Beim Abschließen des Rücklaufwassersystems für ungebleichte Pulpen wird immer ein kleinerer Anteil dispergiert. Der Harzgehalt der ungebleichten Pulpen erhöht sich mit der Erhöhung des Rücklaufwasserabschlusses.
• 3. Beim Bleichen dieser Pulpen wird das Harz in eine solche Form überführt, daß der Hauptteil des Harzes dispergiert wird. Das Harz wurde dabei beim Bleichen so umgewandelt, daß es bei Erhöhung des Abschlusses nicht mehr ausfällt.
• 4. Die nicht mehr in mit Peroxid gebleichter mechanischer Pulpe dispersierbare Harzmenge beträgt nur 0,05-0,15% der Pulpenmenge.

Diese Feststellungen machen es möglich, gebleichte mechanische Pulpen mit einem sehr geringen Harzgehalt bei niederem Wasserverbrauch herzustellen, wenn die Pulpe vor und nach dem Bleichen gewaschen wird, und wenn das Rücklaufwasser im Gegenstrom zur Pulpe bewegt wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt, jedoch ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.

Das System besteht aus einer Refinerstufe 1, einer Entwässerungs- oder Waschstufe 2, einer Bleichstufe 3, einer Waschstufe 4, einer Entwässerungs- und/oder Waschstufe 5 und einer Trockenstufe 6, in der die gebleichte Pulpe getrocknet wird.

In die Refinerstufe 1 werden unbehandelte, gedämpfte und/oder mit Chemikalien getränkte Chips zugeführt. Die Pulpe wird nach dem Refiner 1 in die Waschstufe 2 überführt, die ein Waschfilter oder vorzugsweise eine Entwässerungs- oder Waschpresse sein kann. Die Pulpesuspension wird mit Rücklaufwasser aus der Bleichstufe vor der Waschstufe und, wenn notwendig, mit Rücklaufwasser aus der Waschstufe 2 verdünnt.

Die ungebleichte Pulpe aus der Waschstufe 2 wird mit Bleichchemikalien und Verdünnungswasser versetzt, welches aus der Waschstufe 4 kommt und wird zum Bleichturm 3 geleitet.

Nach dem Bleichen wird die Pulpe mit Rücklaufwasser aus der Waschstufe 4 verdünnt und in der Waschstufe 4 gewaschen. Als Verdrängungsflüssigkeit wird Rücklaufwasser aus der Wasch- und Entwässerungsstufe 5 verwendet. Die Pulpe wird vor dem Trockner 6 in der Entwässerungsstufe 5 entwässert, die vorzugsweise eine Entwässerungs- oder Waschpresse sein kann. Das Rücklaufwasser verläßt das System über die Waschstufe 2. Die Waschflüssigkeit wird in Verbindung zur Waschstufe 5 zugeführt.

Die sich ergebende Wirkung kann in der folgenden Weise erläutert werden. CTMP-Chips werden in der Stufe 1 zerfasert. Die Pulpenkonzentration nach dem Refiner ist 30%. Die Pulpe wird auf 48% Pulpenkonzentration in der Entwässerungspresse 2 entwässert. Die Pulpe wird dann bei 12% Pulpenkonzentration gebleicht, im Waschfilter 4 gewaschen und endlich in der Entwässerungspresse 5 auf 48% Pulpenkonzentration entwässert, bevor sie in den Trockner 6 gelangt.

Mittels eines automatischen Modells und den erhaltenen Versuchsergebnissen wurde der Harzausgleich für das System bei unterschiedlichen Abschlußgraden berechnet.

Die folgenden Relationen zwischen dem aus dem System austretenden Menge von Rücklaufwasser, dem Auswaschwirkungsgrad für in der Bleichstufe ausgelöstes oder dispergiertes Harz und dem Harzgehalt in der gebleichten Pulpe wurde festgestellt. Der Gehalt an nicht dispergierbarem Harz in der Pulpe nach der Bleichstufe wurde mit 0,13% angenommen. Der Harzgehalt in der Pulpe nach dem Refinen wurde mit 0,9% angenommen.

Die Berechnung zeigt, daß es durch weitgehendes Abschließen möglich ist, gebleichte mechanische Pulpe mit niederem Harzgehalt herzustellen, vorausgesetzt, daß die Pulpe im Gegenstrom gewaschen wird.

Das Peroxidbleichen von mechanischer Pulpe oder dgl. [Pulpen mit Ausbeute <90%) zeigt unter normalen Bedingungen eine sehr große Menge an verbleibenden Chemikalien, die nicht auf einfache Weise durch Einengen der Bleichbedingungen verwendet werden können, jedoch in einem mehr oder weniger hohen Umfang verwendet werden können, wenn die verbleibende Lösung der Chemikalien nach dem Bleichen in die ungebleichte Pulpe zurückgeführt wird. Ein solches Zurückführen erfordert eine bessere Apparateeinrichtung, als sie normalerweise benutzt wird und eine bessere Steuerung des Wassersystems. Versuche mit einer solchen Rückführung wurden mit relativ gutem Erfolg durchgeführt, jedoch wurde der erzielte Wirkungsgrad gering, da das Verdünnungsphänomen oder andere Störfaktoren das Verfahren auf relativ unvorhersehbare Weise beeinflußt haben.

Es wurde völlig überraschend festgestellt, daß bei genau ausgewählten Bedingungen ein Wirkungsgrad von fast 100% beim Bleichen mit diesen Restchemikalien erreicht werden kann. Vorauszusetzende Bedingung ist, daß die Chemikalien mit nur unwesentlicher Verdünnung zurückgeführt werden, und das Rücklaufwasser aus der Refinerstufe vor dem Bleichen eine solche Verdünnung nur in sehr geringem Umfang bewirken kann. Dies erfordert wiederum ein genau ausgeglichenes Rücklaufwassersystem, in welchem die Rücklaufwässer aus der Refinerstufe und aus der Bleichstufe völlig abgetrennt sind.

Der beste Weg zum Trennen der beiden Verfahrensstufen ohne Gefahr, daß die Rücklaufwässer miteinander vermischt werden und gleichzeitig zur Schaffung von den vorausgesetzten Bedingungen einer maximalen Rückführung der Restchemikalien aus der Bleichanlage wurde als Anordnung einer Presse unmittelbar vor der Bleichanlage ermittelt. Es wird dabei nur eine geringe Menge von Flüssigkeit aus dem vorhergehenden Schritt in das Wassersystem der Bleichanlage überführt und bei einer begrenzten Waschwassermenge nach der Bleichanlage muß nur eine geringe Menge von Rücklaufwasser aus der Bleichanlage abgeführt werden. Je kleiner die Abführung ist, um so größer ist der Anteil der wieder zu verwendenden verbleibenden Restchemikalien. Durch verminderte Verdünnung in dem System wird auch die Gefahr von Störungen der Bleichreaktionen der Restchemikalien vermindert.

Im Hinblick auf das vorher Gesagte kann das Bleichverfahren, wie folgt, dargestellt werden.

Unmittelbar vor der Bleichanlage wird die Pulpe auf wenigstens 20% Trockengehalt gepreßt, ggf. in Verbindung mit Waschen. Höhere Trockengehalte sind vorzuziehen, und normalerweise können wenigstens 30%, maximal etwa 50% erreicht werden. Die Pulpe wird dann mit unerheblich verdünntem Bleichanlagenrücklaufwasser, welches Restchemikalien aus dem Bleichen enthält, auf eine Pulpenkonzentration verdünnt, wie sie für das Bleichen normal ist, und die möglicherweise je nach Umständen zwischen 5% und 15% variiert. Darauf wird frische Peroxidlösung und erforderliche Hilfschemikalien in bekannter Weise der Pulpe zugesetzt, und die Pulpe wird über eine bei der im System herrschenden Temperatur erforderliche Zeit gebleicht. Normale Zeiten sind 0,1-4 h, normale Temperaturen 45-85°C. Bei Beginn des Bleichens ist pH hoch und erhöht sich graduell auf eine Höhe von 8-9. Das Bleichen ist immer beendet, bevor die Chemikalien völlig aufgebraucht sind, da keine Alkalifärbungsfehler auftreten sollen. Um hohe Helligkeitswerte zu erreichen, muß die Menge der Restchemikalien normalerweise relativ hoch sein. Die Pulpe wird dann durch eine Waschstufe mit einer hohen Waschwirkung, z. B. einen Waschfilter geführt, aus dem die Restlösung wiedergewonnen wird. Um die Restlösung nicht zu verdünnen, muß das Waschen mit einer geringen Menge an Waschflüssigkeit, d. h. mit einem geringen Verdünnungsfaktor, durchgeführt werden. Diese Lösung wird dann zur Verdünnung unmittelbar vor der Bleichanlage zurückgeführt.

Das Verfahren wird durch die folgenden Laborexperimente und Experimente in einer halbtechnischen Versuchsanlage erläutert:

Die Wirkung der direkt zurückgeführten Restlösung aus der Peroxidbleichung wird durch Laborexperimente erläutert, bei welchen eine thermomechanische Pulpe zuerst mit frischen Chemikalien gebleicht wurde, darauf mit Restchemikalien, worauf die Restchemikalien auf Peroxid titriert wurden und mit frischem Peroxid, Natriumhydroxid, Natriumsilikat und Magnesiumsulfat auf die gleiche Gesamtmenge, wie bei den vorhergehenden Bleichversuchen verstärkt wurde, worauf die Pulpe analog mit der neuen Bleichlösung gebleicht wurde. Dies wurde nochmals wiederholt, und die Restlösung aus dem letzten Experiment wurde rückgeführt, um festzustellen, daß das Bleichen nicht gestört wird, wenn der Anteil an organischen Substanzen in der rückgeführten Restlösung erhöht war. Dies ist aus der folgenden Tabelle ersichtlich, wobei die unterschiedlichen Varianten im wesentlichen das gleiche Ergebnis zeigen. Dies wurde erreicht, wenn die Bleichungen bei etwa 12% Pulpenkonzentration und bei hohem Peroxidgehalt in der Restlösung durchgeführt wurden.

Bei späteren analogen Experimenten, bei welchen die Restlösung stärker verdünnt zurückgeführt wurde, und das Bleichen bei etwas geringerer Pulpenkonzentration durchgeführt wurde, wurde eine etwas geringere Helligkeit für das beigegebene Peroxid erreicht (etwa 2 Einheiten weniger als bei der höchsten Beigabe).

Gebräuchliche Peroxidbleichung mit frischen Bleichchemikalien.

Experiment 1

Peroxid-Bleichung

Peroxidbleichunng mit Zusatz von 4,66 m³ je Tonne Bleichablaufflüssigkeit aus dem Experiment 1 und auf den Zustand der frischen Chemikalien eingestellt.

Experiment 2

Peroxid-Bleichung

Peroxidbleichung mit Zusatz von 4,62 m³ je Tonne Bleichablaufflüssigkeit aus dem Experiment 2 und Zusatzchemikalien in Form von frischen Chemikalien.

Experiment 3

Peroxid-Bleichung

Die Wirkung des Waschens vor dem Peroxidbleichen, um zu verhindern, daß Abwasser aus der Refinerstufe das Bleichen stört, wurde in einem Laborexperiment erläutert.

Eine mechanische Pulpe wurde in einer Versuchsanlage aus Fichtenchips dadurch hergestellt, daß die Fichtenchips zuerst mit Natriumsulfitlösung getränkt wurde, wobei die Chips etwa 20 kg Na₂SO₃/t knochentrockenes Holz aufnahmen. Die getränkten Chips wurden mit Dampf vorgeheizt und in einem Chiprefiner zu Pulpe zerfasert. Die Pulpe hatte nach dem Refinen eine Pulpenkonzentration entsprechend etwa 25% und enthielt etwa 3 t wäßrige Lösung je t knochentrockene Pulpe. Die wäßrige Lösung enthielt aus dem Holz ausgelöste organische Substanzen, Natriumsulfit und Natriumsulfat aus der Tränklösung. Die Helligkeit der Pulpe wurde gemessen und mit etwa 60,1% ISO festgestellt.

Aus der erhaltenen Pulpe wurden zwei Proben genommen. Eine Pulpeprobe wurde mit Wasser gut gewaschen, so daß im wesentlichen alle organischen und anorganischen Substanzen aus der Pulpe entfernt waren. Die Proben der gewaschenen und der ungewaschenen Pulpe wurden im Laboratorium mit alkalischem Peroxid in bekannter Weise gebleicht.

Experimente wurden auch in einer halbtechnischen Anlage durchgeführt, einschließlich der Möglichkeit des Auspressens des Wassers aus der Refinerstufe in einer zwischen dem Refinen und Bleichen liegenden Presse bei einer chemisch modifizierten thermomechanischen Pulpe (Ausbeute 95-96%). Die Ergebnisse der Laborversuche interpoliert auf einen Helligkeitswert 70 bzw. 75% ISO sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Die Ergebnisse aus den Versuchen in halbtechnischem Umfang waren die folgenden.

Analoge Laborversuche für reine thermomechanische Pulpe ergaben das Folgende:

Die anderen Bleichbedingungen stimmten mit den vorstehend dargestellten überein.

Diese Experimente zeigen, daß die aufgeschlossene Holzsubstanz aus der Refinerstufe eine größere Peroxidmenge verbraucht, wenn die Pulpe aus der Refinerstufe aufgegeben wird, ohne daß die gelösten Substanzen entfernt wurden, und sie zeigen ferner, daß die Peroxidbleichung der mechanischen Pulpe einen größeren Peroxidüberschuß zur Erzielung einer optimalen Bleichung erfordert.

Die Versuchsarbeit zeigte auf diese Weise die folgenden Ergebnisse:

• - Das Rücklaufwasser vom Refinen mechanischer thermomechanischer und chemisch modifizierter thermomechanischer Pulpen enthält Stoffe, welche Peroxid beim alkalischen Peroxidbleichen verbrauchen.
• - Das Bleichen solcher mechanischer Pulpen erfordert einen hohen Peroxidüberschuß beim Bleichen auf hohe Helligkeitswerte.
• - Der Peroxidüberschuß im Rücklaufwasser kann für das Bleichen wieder verwendet werden, wenn das Rücklaufwasser in die Bleichstufe zurückgeführt wird.

Auf der Basis dieser Ergebnisse wurden unterschiedliche Systemverbindungen mittels mathematischer Modelle geprüft. Es wurde festgestellt, daß es möglich ist, in entsprechender Weise Anlage- und Betriebsbedingungen so zu kombinieren, daß eine Überführung von zuviel Abwasser aus der Refinerstufe in die Bleichstufe, in welcher das Abwasser Bleichchemikalien verbraucht, verhindert ist, und daß gleichzeitig peroxidhaltiges Abwasser nach der Bleichstufe mit hohem Nutzeffekt in die Bleichstufe zurückgeführt wird, um dabei dieses Peroxid wirkungsvoll auszunutzen.

Ein Beispiel einer Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.

Mechanische Pulpe aus der Refinerstufe 1 wird auf die Presse 2 überführt, in der das Abwasser aus der Refinerstufe ausgewaschen wird. Vor der Bleichstufe 3 werden frische Bleichchemikalien über den Strom 5 zugesetzt, und die verbleibende Lösung aus der Peroxidbleichung wird über den Abwasserstrom 6 zugeführt. Die Pulpensuspension wird durch die Bleichstufe 3 geführt, welche vorzugsweise ein Bleichturm sein kann. Aus der Bleichstufe 3 wird die Pulpensuspension in eine Waschstufe 4 überführt, wo das Waschen in einer wirkungsvollen Wascheinrichtung, vorzugsweise einen Waschfilter, durchgeführt wird, dem eine Waschflüssigkeit 7 zugeführt wird. Die Waschflüssigkeit 7 kann reines Wasser oder Abwasser aus den folgenden Operationen, z. B. der Entwässerung sein.

Berechnungen haben gezeigt, daß bei Erhöhung des Trockengehalts nach der Presse 2 immer erhöhte Werte des Chemikalien verbrauchenden Abwassers aus der Refinerstufe ausgepreßt werden und gleichzeitig mehr Chemikalien enthaltendes Abwasser 6 in die Bleichstufe zurückgeführt werden kann. Durch Einführen einer Waschstufe 4 nach dem Bleichen und Auslegung der Waschstufe als Verdrängungsstufe bei gleichzeitigem Zusatz von Waschflüssigkeit in einer Menge entsprechend einem niederen Verdünnungsfaktor, kann ein großes Teil der nach dem Bleichen verbleibenden aktiven Chemikalien in die Bleichstufe zurückgeführt werden.

Die durch ein Verfahren gemäß Fig. 1 erreichte Wirkung, im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem das gesamte Abwasser der Refinerstufe der Bleichstufe zugeführt, und kein Abwasser aus der Bleichstufe zurückgeführt wird, wurde in einem mathematischen Verfahrensmodell gemäß Fig. 1 simuliert. Es wurde angenommen, daß die Pulpen, z. B. CTMP-Pulpen, vor dem Bleichen gut gewaschen waren und eine Peroxidmenge von 40 kg H₂O₂/t Pulpe erfordern. Die Pulpen sind auf 75% ISO gebleicht.

Es werden die im folgenden aufgeführten Chemikalieneinsparungen im Verhältnis zu dem derzeitigen Stand der Technik erreicht.

Durch Einrichten einer Preßstufe 2 in Fig. 1 wurden die folgenden Chemikalieneinsparungen bei unterschiedlichen Pulpekonzentrationen nach der Preßstufe erzielt.

Pulpekonzentration nach der Preßstufe 2Chemikalieneinsparung kg/t Pulpe %

206,8 307,7 408,5 509,4

Die Chemikalieneinsparungen in der vorstehenden Tabelle beziehen sich auf einen Verdünnungsfaktor in der Waschstufe 4 entsprechend 1 m³/t Pulpe.

Durch Verwendung eines normalen Waschfilters anstatt einer Presse in der Position 2 wird eine Chemikalieneinsparung von etwa 5,7 kg je Tonne Pulpe erreicht.

Die erzielte Chemikalieneinsparung ist sehr groß und bewirkt eine wesentliche Kosteneinsparung bei der Herstellung von gebleichter mechanischer Pulpe.

Eine obere Grenze für die Pulpekonzentration sollte etwa bei 50% Pulpekonzentration liegen. Oberhalb dieser Konzentration ist es schwierig, die Pulpe zu entwässern, und die Pulpe ist auch schwierig vor der Bleichstufe zu zerfasern.

Der Verdünnungsfaktor 1 m³/t Pulpe zeigt ein etwas besseres Ergebnis als 2 m³/t, die wiederum ein besseres Ergebnis, als ein Verdünnungsfaktor von 3 m³/t Pulpe zeigen.

Ergänzende Ermittlungen haben gezeigt, daß ähnliche Ergebnisse unabhängig von den gewählten Bleichbedingungen erreicht werden können. Es wurden z. B. entsprechende Bleichstudien durchgeführt, bei denen die Pulpekonzentration zwischen 5 und 15%, die Temperatur der Bleichstufe zwischen 40 und 85°C und die entsprechende Standzeit zwischen 0,1 und 4 Stunden geändert wurden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen einer im wesentlichen harzfreien Zellulosepulpe mit einer Ausbeute über 90% durch mechanisches Zerfasern von Holzmaterial, Bleichen und Waschen, wobei das Verfahren in einem geschlossenen System mit einer Abwassermenge von höchstens 15 m³ je Tonne Pulpe, vorzugsweise 10 m³ je Tonne Pulpe durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Rücklaufwässer aus der Zerfaserstufe bzw. aus der Bleichstufe voneinander getrennt gehalten werden,
• - der Überschuß an Rücklaufwässer aus dem Verfahren aus einer nach der Zerfaserstufe durchgeführten Waschstufe abgezogen wird, und
• - der Rücklaufwasserüberschuß aus der Bleichstufe zum Verdünnen oder Waschen der Pulpe nach der Zerfaserstufe verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleichstufe als Alkalibleichstufe, vorzugsweise als Peroxidbleichstufe durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerfaserstufe als Refinerstufe durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufwässer aus der Zerfaserstufe und aus der Bleichstufe durch Anordnung einer Zwischenwaschstufe zwischen den Stufen, vorzugsweise in Form einer Waschpresse voneinander getrennt gehalten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Waschstufen vor bzw. nach den Bleichstufen in Reihe durchgeführt werden, und daß das Waschwasser in einem Gegenstrom gegen die Pulpeströmung bewegt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bleichen bei einer Temperatur von über 60°C, vorzugsweise 70-85°C durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulpe nach dem mechanischen Zerfasern bis zu einer Pulpekonzentration von 25-50%, vorzugsweise 30-45% gepreßt wird und darauf die Pulpe wesentlich mit der überschüssigen Bleichflüssigkeit aus der Bleichstufe verdünnt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die überschüssige Bleichflüssigkeit aus der Bleichstufe in konzentrierter Form in einer nach der Bleichstufe liegenden Waschstufe wiedergewonnen wird, wobei der Verdünnungsfaktor in der Waschstufe auf 0-2 m³ je Tonne Pulpe, vorzugsweise 0,5-1,5 m³ je Tonne Pulpe beschränkt ist.