DE69805056T2

DE69805056T2 - Delignifizierung von zellstoff mit sauerstoff

Info

Publication number: DE69805056T2
Application number: DE69805056T
Authority: DE
Inventors: Jun Kang; Yonghao Ni; Anastasios Skothos; R. Van Heiningen
Original assignee: University of New Brunswick
Current assignee: University of New Brunswick
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-19
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: CA2278188C; CA2278188A1; ATE216741T1; DE69805056D1; AU5546498A; WO1998031872A1; EP0960235B1; EP0960235A1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein einstufiges Verfahren zur Herabsetzung des Kohlehydratabbaues von Sulfit-Pulpen während des OMgO-Verfahrens durch Zugabe einer katalytischen Menge von Natriumborhydrid in situ, um eine Pulpe mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und erhöhter Viskosität zu liefern.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Aufgrund zunehmender Umweltbelange sind weltweit die Abflussströme von Pulpen und Papierfabriken konstant unter genauer Prüfung, um sicherzustellen, dass die Umweltverordnungen befolgt werden. Aufgrund der hohen Kosten, welche mit der Behandlung von Abströmen vor ihrer Freisetzung in die Umwelt verbunden sind, wird die Forschung auf die Modifizierung von derzeitigen Pulpe- und Papierherstellungsverfahren gerichtet. Die Forschung konzentriert ihre Anstrengungen auf den Ersatz von toxischen Reagenzien durch umweltfreundlichere Produkte. Ein weiterer Vorteil, welcher durch solche Änderungen nachgesucht wird, ist, dass Abströme hoffentlich kostengeringere Konditionierungsbehandlungen vor ihrer Freisetzung in die Umwelt erfordern.
Bei den verschiedenen, in der Literatur vorgeschlagenen Verfahren ist die Sauerstoff-Delignifizierungstechnologie eine der verfügbaren Möglichkeiten in diese Richtung. In herkömmlicher Weise verwendet die Sauerstoff-Delignifizierungstechnologie Natriumhydroxid als Alkaliquelle und der resultierende erzeugte Abstrom kann daher in das chemische Wiedergewinnungssystem des Verfahrens zur Herstellung von Kraftpulpen inkorporiert werden, weil dasselbe Reagenz, nämlich Natriumhydroxid, verwendet wird, und daher keine Reagenz-Wechselwirkung besteht. Andererseits kann der Abstrom aus auf Natriumhydroxid basierenden Sauerstoff-Delignifizierungsverfahren (hier ONaOH- Technologie bezeichnet) nicht in das Rückgewinnungssystem des auf Magnesium basierenden Sulfitverfahrens geschickt werden, da offensichtlich die Natriumsalze nicht mit dem auf Magnesium basierenden Sulfit-Wiedergewinnungsverfahren kompatibel sind. In verschiedenen Veröffentlichungen wurde daher der Rückschluss gezogen, dass eine auf Magnesiumoxid basierende Sauerstoff-Delignifizierungstechnologie, hier als OMgO bezeichnet, für auf Magnesium basierende Sulfit-Pulpeverfahren bevorzugt wird. (Siehe beispielsweise Bokstrom et al., Pulp and Paper Canada, 1992, 92 (11), 38; und Luo et al., Tappi Journal, 1992, 75 (6), 183).
Natriumhydroxid Wurde unlängst als Base für Magnesiumoxid (MgO) oder Magnesiumhydroxid (Mg(OH)&sub2;) für die Sauerstoff- Delignifizierung von Sulfit-Pulpen ersetzt. Jedoch muss, wegen der niedrigen Basizität von MgO oder Mg(OH)&sub2; die Temperatur der Delignifizierung mit MgO oder Mg(OH)&sub2; ungefähr 30ºC mehr betragen, als für das gleiche Verfahren unter Verwendung von NaOH als das Delignifizierungsmittel (siehe Luo et al., oben). Alternativ dazu kann die Delignifizierungsrate in dem OMgO- Verfahren durch Zugabe einer sehr begrenzten Menge von NaOH erhöht werden, da geringe Konzentrationen von Natriumsalzen in dem Wiedergewinnungssystem von auf Magnesium basierenden Sulfitverfahren toleriert werden können. Jedoch ist das Langzeitrisiko auf lange Sicht so, dass diese Alternative keine gewünschte Auswahl darstellt.
Der Ersatz der Alkaliquelle im Sauerstoff-Delignifizierungsverfahren von Natriumhydroxid durch Magnesiumoxid oder Magnesiumhydroxid, wie durch Bokstrom et al., supra, offenbart, vermindert die Selektivität von Lignin auf Kohlehydratabbau. Darüberhinaus nehmen auch die Festigkeitseigenschaften ab, wie durch das Verhältnis zwischen Reiß-Index zu Zug-Index gemäß Fig. 6 von Luo et al. oben veranschaulicht ist. Für eine gegebene Art von Holzschnitzeln, welche als Ausgangsmaterial verwendet werden, ist gut bekannt, dass Sulfit-Pulpen gewöhnlicherweise schlechtere Festigkeitseigenschaften als jene von Kraft-Pulpe aufweisen, und eine weitere Abnahme in Festigkeitseigenschaften während des Delignifizierungsverfahrens ist daher für kommerzielle Betriebe nicht akzeptabel.
Es ist bekannt, dass eine Nachbehandlungsstufe mit Natriumborhydrid von einer oxidierten Pulpe, wie eine mit Ozon delignifizierte Pulpe, zu einer erhöhten Pulpenviskosität führt. Beispielsweise wurde durch Chirat et al. in Holzforschung, 1994, 48 Suppl. 133, berichtet, dass eine Reduktionsbehandlungsstufe mit 0,1% Natriumborhydrid die Viskosität von ozongebleichter Pulpe aus DPA von 710 auf 920 erhöht. Die Chemie der Natriumborhydrid-Reduktion ist gut bekannt: In Kohlehydraten vorliegende Carbonylgruppen werden zu Alkoholfunktionen reduziert (B. Browning, Methods of Wood Chemistry, Bd. 2, S. 685, Interscience Publishers).
Zusätzlich wird durch S. Beharic in Papir 20, Dezember 1992, 3(4) Seiten 11-15 vorgeschlagen, Natriumborhydrid entweder vor der Ozon-Bleiche oder nach der Peroxidbleiche zuzufügen, um die Reduktion bzw. Verminderung der Pulpenviskosität zu begrenzen. Wieder sind zwei Stufen für diese Pulpenbehandlung beinhaltet.
Dementsprechend besteht ein großes Bedürfnis, ein Sauerstoff- Delignifizierungsverfahren zu entwickeln, das Pulpen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und erhöhter Viskosität zur Verfügung stellt. Vorzugsweise sollte ein einstufiges Bleichverfahren in Betracht gezogen werden, bei dem ein Reduktionsmittel in situ zugesetzt würde. Das würde einen deutlichen Fortschritt bei der Pulpenbleichung darstellen und deutliche Vorteile in der Industrie mit sich bringen, da die Ausschaltung einer Behandlungsstufe von Pulpe eine signifikante Kapitalkostenverminderung darstellt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird nun eine Verbesserung für ein Sauerstoff-Delignifizierungsverfahren von Sulfit-Pulpe zur Verfügung gestellt. Genauer umfasst die vorliegende Erfindung die herkömmlichen Stufen der Sauerstoff- Delignifizierung von Sulfit-Pulpe, nämlich das Behandeln einer Sulfit-Pulpenaufschlämmung in einem Reaktor unter Sauerstoffüberdruck in Gegenwart einer Alkaliquelle, über einen Zeitraum, welcher ausreichend ist, um die Delignifizierung der Pulpe zu vervollständigen, wobei die Verbesserung die in situ- Zugabe einer wirksamen Menge eines Reduktionsmittels umfasst, das im Wesentlichen nicht-reaktiv mit dem Sauerstoff ist, um die Delignifizierungssulfitpulpen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und erhöhter Viskosität zu liefern.
Das vorliegende Sauerstoff-Delignifizierungsverfahren ist insbesondere vorteilhaft für Sulfit-Pulpen, wenn MgO oder Mg(OH)&sub2; als die Alkaliquelle verwendet werden. Weitere mögliche Alkaliquellen umfassen Ca(OH)&sub2;, NH&sub4;OH, NaOH und dergleichen. Reduktionsmittel umfassen Natriumborhydrid, Natriumhydrosulfit und dergleichen, wobei Natriumborhydrid das bevorzugteste ist.
Unter einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren eine erste Stufe, worin die Sulfit-Pulpe mit dem Reduktionsmittel behandelt, dann gewaschen, dann gegebenenfalls verpresst wird und eine zweite herkömmliche Sauerstoff- Delignifizierungsstufe. Obwohl gute Ergebnisse mit dem Zweistufenverfahren erhalten werden, wird das Einstufenverfahren sehr bevorzugt, aufgrund der Eliminierung von Wasch- und Verpressungsoperationen, welche nach einer Behandlung mit dem Reduktionsmittel im zweistufigen Verfahren erforderlich sind.

ZEICHNUNGEN

Fig. 1 veranschaulicht die Festigkeitseigenschaften einer OMgO+RDOEop(DP) gebleichten Pulpe und jene einer OMgODOEop(DP) gebleichten Pulpe.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Gegenstand der Erfindung ist es, ein einstufiges oder zweistufiges Sauerstoff-Delignifizierungsverfahren für Sulfit-Pulpe zu liefern, welches den Kohlehydratabbau minimieren kann, um so die Festigkeitseigenschaften der Sulfit-Pulpe sowie die Viskosität zu steigern. Das vorliegende einstufige Verfahren ist für eine MgO-Delignifizierung von Sulfit-Pulpen sehr vorteilhaft.
Es ist auch ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein zweistufiges Sauerstoff-Delignifizierungsverfahren für Sulfit- Pulpen zu liefern, welches den Kohlehydratabbau minimieren kann, um so die Festigkeitseigenschaften der Sulfit-Pulpe sowie die Viskosität zu steigern. Wie für das einstufige Verfahren, ist das zweistufige Verfahren auch sehr vorteilhaft für eine MgO-Delignifizierung von Sulfit-Pulpen.
Die vorliegende Erfindung umfasst die Verwendung einer geringen Menge eines Reduktionsmittels, am bevorzugtesten Natriumborhydrid, entweder vor oder während des Sauerstoff-Delignifizierungsverfahrens. Bevorzugte Alkaliquellen sind, wie oben erwähnt, MgO, Mg(OH)&sub2; und dergleichen. Das Schlüsselmerkmal der unerwarteten Ergebnisse, welche mit dem vorliegenden einstufigen Verfahren erhalten werden, ist, dass die Aktivität des Reduktionsmittels im Wesentlichen nicht durch den Überdruck des Sauerstoffs in dem Reaktionsmedium beeinflusst wird. Das Reduktionsmittel und die Alkaliquelle können simultan zugegeben werden, oder das Reduktionsmittel wird der Pulpe kurz vor der Alkaliquelle zugegeben. Die umgekehrte Reihenfolge der Zugabe der Reagenzien ist ebenfalls möglich. Bevorzugte Verfahrensbedingungen zur Durchführung des vorliegenden Einstufenverfahrens sind die folgenden: pH von 8 bis 13; Temperatur von 80 bis 140ºC; ein Sauerstoffüberdruck von [2,07 bis 13,79] · 10&sup5; Pa (30 bis 200 psi); eine Pulpendichte von 1% bis 50%; eine Zugabe von 0, 01% bis 10% Natriumborhydrid; eine Zugabe von MgO von 0,2 bis 10%; und eine Reaktionsdauer von 0,1 bis 4 Stunden. Bevorzugtere Bedingungen sind: 127ºC; 6,89 · 10&sup5; Pa (100 psi) Sauerstoffdruck; 10% Pulpendichte; eine Zugabe von 0,1% Natriumborhydrid, eine Zugabe von 2% MgO und eine Reaktionszeit von 2 Stunden.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Zugabe von Natriumborhydrid bei einem auf Magnesiumoxid basierenden Sauerstoff-Delignifizierurigsverfahren von Sulfit-Pulpe in der Erzeugung von Pulpen resultiert, welche eine erhöhte Viskosität und verbesserte Festigkeitseigenschaften aufweisen, verglichen mit Pulpe, welche auf gleiche Weise hergestellt wurde, jedoch ohne die Zugabe von Natriumborhydrid.
Im Falle eines zweistufigen Verfahrens sind die experimentellen Bedingungen für die Sauerstoff-Delignifizierungsstufe die gleichen wie oben. Bezugnehmend auf die erste Stufe sind bevorzugte Bedingungen die folgenden: 0,1% bis 10% (Gewicht bezogen auf Pulpe) Reduktionsmittel werden mit einer Pulpensuspension mit einem pH-Wert von 5 bis 13 vermischt und bei einer Temperatur von 20 bis 100ºC für eine Zeitdauer von wenigen Sekunden bis 2 Stunden gehalten. Die Pulpe wird dann in herkömmlicher Weise gewaschen, beispielsweise mit Wasser, gegebenenfalls verpresst, um die Pulpenfasern zu sammeln, welche unter der obigen Sauerstoff-Delignifizierungsstufe behandelt werden. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die Behandlung der Sulfit-Pulpe mit Natriumborhydrid vor der Behandlung der Pulpe mit einem herkömmlichen, auf Magnesiumoxid basierenden Sauerstoff-Delignifizierungsverfahren in der Herstellung von Pulpen resultiert, welche eine erhöhte Viskosität und verbesserte Festigkeitseigenschaften aufweisen, verglichen mit Pulpen, welche in gleicher Weise, aber ohne Zugabe von Natriumborhydrid hergestellt sind. Die nachfolgenden Ergebnisse werden ebenfalls zeigen, dass, wenn die Pulpe zunächst unter Sauerstoff-Delignifizierungsbedingungen behandelt wird und dann mit einem Reduktionsmittel, die Eigenschaften der Pulpe nicht so gut sind wie jene einer Pulpe, die durch das einstufige Verfahren behandelt wurde, oder einer Pulpe im zweistufigen Verfahren, worin die Behandlung mit dem Reduktionsmittel vor der Sauerstoff-Delignifizierung stattfand.
Der Ausdruck "verbesserte Festigkeitseigenschaften" sollte dahingehend interpretiert werden, zu bedeuten, dass die Festigkeitseigenschaften der Pulpe wenigstens vergleichbar und im Allgemeinen besser sind als jene von Pulpe, welche aus einer Bleichsequenz erhalten wurde, unter Verwendung von Chlor oder Chlordioxid ohne Sauerstoff-Delignifizierung. Des Weiteren bedeutet "verbesserte Viskosität", dass die Viskosität wenigstens gleichwertig zu jener von ostkanadischer Weichholz- Sulfit-Pulpe nach herkömmlicher OMgO-Delignifizierung ist, das heißt, typischerweise ungefähr 25 mPa·s bis etwa 45 mPa·s.
Die folgenden Beispiele sind zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt und sollten keine Beschränkung deren Umfang bedeuten.

Beispiel 1

40 g Östliches Weichholz-Sulfit-Pulpe (Kappa Nr. 26,0, Pulpenviskosität 40,1 mPa·s, bestimmt an der mit Chlorid delignifizierten Pulpe) bei einer Pulpenkonsistenz von 28,5% wird in einen Becher eingewogen, welcher etwa 360 ml Wasser enthält, resultierend in einer Pulpenkonsistenz bzw. -dichte von etwa 10%, und wird dann in einer herkömmlichen Weise, beispielsweise durch einen Mischer desintegriert, um frei von Faserbündeln zu sein. 0,5% Natriumborhydrid (Gewicht bezogen auf Pulpe) werden rasch mit der oben hergestellten Pulpe vermischt (-400 ml). Die Aufschlämmung weist eine Pulpendichte von 10% auf und enthält 2% MgO (Gewicht bezogen auf Pulpe) und 0,2 % MgSO&sub4; (Gewicht bezogen auf Pulpe). Die Pulpenaufschlämmung wird dann in einen Parr-Druckreaktor, welcher auf eine Temperatur von etwa 100ºC vorgeheizt wurde, übertragen. Das OMgO+R- Verfahren, das heißt, eine herkömmliche OMgO-Technologie unter in situ-Zugabe von Natriumborhydrid, wird bei etwa 127ºC und 6,89 · 10&sup5; Pa (100 psi) 2 Stunden im einstufigen Prozess durchgeführt. Die resultierende Pulpe mit einer Kappa-Zahl von 14,0 wird dann in Übereinstimmung mit dem herkömmlichen DOEop(DP)-Verfahren auf volle Helligkeit (90% ISO) gebleicht, wobei
- DO für eine ClO&sub2;-Stufe steht;
- Eop eine durch Peroxid verstärkte Oxidationsstufe darstellt; und
- (DP) bedeutet, dass keine Waschung zwischen der Chlordioxid- Behandlung und der Peroxid-Behandlungssequenz ausgeführt wird.
Genaue Bedingungen jeder Stufe in der DOEop(DP)-Sequenz sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben. Die Riss-Zug- Beanspruchungskurve der OMgO+RDOEop(DP) gebleichten Pulpe ist in Fig. 1 gezeigt. Tabelle 1 Genaue Bedingungen jeder Stufe in der DOEop(DP)-Stufe

Beispiel 2

Dieser Versuch wird zur Verfügung gestellt, um die Eigenschaften einer Pulpe zu veranschaulichen, welche unter experimentellen Bedingungen erhalten wird, die ähnlich zu jenen von Beispiel 1 sind, ohne Zugabe von Natriumborhydrid während des herkömmlichen OMgO-Verfahrens. Wie gesehen werden wird, sind die Festigkeitseigenschaften der nach OMgODOEop(DP)- gebleichten Pulpe schlechter als jene der OMgO+RDOEop(DP)- gebleichten Pulpe.
Die in Beispiel 1 verwendete Östliches Weichholz-Sulfit-Pulpe (Kappa Nr. 26,0, Pulpenviskosität 40,1 mPa·s, bestimmt an der Chlorit-Delignifizierungspulpe), wird auch in dem vorliegenden Beispiel verwendet. 2% MgO (Gewicht bezogen auf Pulpe) und 0,2% MgSO&sub4; werden mit einer Pulpensuspension, welche 40 g Pulpe enthält, vermischt. Die Pulpenaufschlämmung wird dann in einen Parr-Druckreaktor, welcher auf eine Temperatur von etwa 100ºC vorgeheizt ist, übertragen. Der OMgO-Delignifizierungsprozess wird bei einer Temperatur von 172ºC mit einem Sauerstoffüberdruck von etwa 6,89 · 10&sup5; Pa (100 psi) während 2 Stunden durchgeführt. Am Ende dieser 2 Stunden wird die resultierende Pulpe mit einer Kappa-Zahl von 13,8 des Weiteren auf eine volle Helligkeit in Übereinstimmung mit der DOEop(DP)- Sequenz, wie oben beschrieben, gebleicht. Die Reiss-Zug-Kurve der OMgODoEop(DP) gebleichten Pulpe ist ebenfalls in Fig. 1 veranschaulicht, was zeigt, dass die Festigkeitseigenschaften der OMgO+RDOEop(DP) gebleichten Pulpe wesentlich zu jener der OMgODOEop(DP) gebleichten Pulpe verbessert ist.

Beispiel 3

Dieses Beispiel wird zur Verfügung gestellt, um die Wirkung der Natriumborhydrid-Konzentration auf die Pulpenviskosität nach dem OMgO+R-Delignifizierungsverfahren zu zeigen. Eine Östliches Weichholz-Sulfit-Pulpe mit einer Kappa-Zahl von 25,2 und einer Viskosität von 43, 1 mPa·s, bestimmt an der Chlorit- Delignifizierungspulpe, wird verwendet. Die Natriumborhydridkonzentration variiert von 0 bis 0,05 bis 0,1 bis 0,2% (Gewicht bezogen auf Pulpe). Die erforderliche Menge von NaBH&sub4; wird rasch mit einer Pulpenaufschlämmung mit einer Pulpendichte von 10%, welche etwa 2,0% MgO und etwa 0,2% MgSO&sub4; enthält, vermischt. Die nachfolgenden Verfahrensschritte sind identisch mit jenen, welche in Beispiel 1 beschrieben sind. Die Kappa-Zahl, Viskosität und Helligkeit der OMgO+R- Delignifizierungspulpe bei verschiedenen NaBH&sub4;-Konzentrationen sind in Tabelle 2 wiedergegeben. Tabelle 2 Wirkung der Natriumborhydrid-Konzentration auf Pulpenviskosität während des OMgO-Verfahrens
Die obigen Ergebnisse zeigen deutlich, dass die Pulpenviskosität deutlich verbessert wird, wenn Natriumborhydrid während der OMgO-Delignifizierungsstufe anwesend ist. Darüber hinaus ist die Helligkeit der durch OMgO+R delignifizierten Pulpe immer höher als die der OMgO-behandelten Pulpe, unter darüber hinaus gleichen Bedingungen. Darüber hinaus zeigen die Daten, dass eine Natriumborhydrid-Konzentration von nur 0,05% ausreicht, um den gewünschten vorteilhaften Effekt zu erzielen.

Beispiel 4

Dieses Beispiel wird zur Verfügung gestellt, um zu zeigen, dass ein zweistufiges ROMgO-Verfahren, das heißt, eine Behandlung mit Natriumborhydrid in einer ersten Stufe gefolgt durch ein Waschen mit Wasser und dann herkömmlicher OMgO-Behandlung in einer zweiten Stufe, eine annehmbare delignifizierte Pulpe erzeugen kann, mit Eigenschaften, welche geringer zu jener der OMgO+R-behandelten Pulpe sind.
Bei diesem Beispiel wird die gleiche Östliches Weichholz- Sulfit-Pulpe, die in Beispiel 3 verwendet wurde, verwendet. 0,1% NaBH&sub4; (Gewicht bezogen auf Pulpe) werden mit einer Pulpensuspension bei pH 9,5 vermischt, welche 20 g Pulpe in einem Polyethylen-Beutel enthält. Natriumborhydrid wird verwendet, um den pH-Wert zu erhöhen. Der Polyethylen-Beutel wird dann auf 50ºC thermostatisiert. Nach der Vollendung von 30 Minuten wird die Pulpen-Aufschlämmung gründlich mit gereinigtem Wasser gewaschen und die Pulpefasern werden für die nachfolgende OMgO-Behandlung unter den Bedingungen von 10% Pulpendichte, 2% MgO, 0,2% MgSO&sub4;, 6,89 · 10&sup5; Pa (100 psi), 127ºC, 2 Stunden behandelt und ohne Zugabe von Natriumborhydrid. Die Kappa- Zahl, Viskosität und Pulpenhelligkeit der resultierenden Pulpe werden mit jenen von OMgO-behandelten und von OMgO+R- behandelten Pulpen in Tabelle 3 verglichen. Tabelle 3 Kappa-Zahl, Viskosität und Helligkeit, erhalten für Pulpen, behandelt unter verschiedenen Verfahren
Tabelle 3 zeigt, dass die Ergebnisse, welche für eine Pulpe, behandelt unter dem ROMgO-Verfahren, erhalten wurden, besser sind als jene, welche unter dem OMgO-Verfahren behandelt wurden. Jedoch werden die besten Ergebnisse mit einem einstufigen OMgO+R-Verfahren erhalten.

Beispiel 5

Dieses Beispiel wird zur Verfügung gestellt, um zu zeigen, dass eine Reduktion mit Natriumborhydrid in einem zweistufigen Verfahren nach der OMgO-Behandlung der Pulpe in einer ersten Stufe, das heißt eine OMgOR-Sequenz, ebenfalls die Pulpenviskosität erhöht, jedoch nur sehr moderat. Jedoch ist die Viskosität der OMgORbehandelten Pulpe wesentlich niedriger als die der einstufig OMgO+R-behandelten Pulpe gemäß der Erfindung.
Die gleiche Östliches Weichholz-Sulfit-Pulpe wie in Beispiel 3 wird verwendet. 20 g einer Pulpe werden einer ersten Stufe eines OMgO-Verfahrens unter den Bedingungen von 10% Pulpendichte, 2% MgO, 0,2% MgSO&sub4;, 6,89 · 10&sup5; Pa (100 psi), 127ºC, 2 Stunden, ohne Zugabe von Natriumborhydrid unterworfen. Nachfolgend wird die OMgO-delignifizierte Pulpe in einer zweiten Stufe mit 0,1% Natriumborhydrid bei pH 9,5, 10% Pulpendichte und 50ºC 30 Minuten behandelt. Die Kappa-Zahl, die Viskosität und die Pulpenhelligkeit der resultierenden Pulpe werden mit jenen von OMgO-behandelten und OMgO+R-behandelten Pulpen in Tabelle 4 verglichen. Tabelle 4 Kappa-Zahl, Viskosität und Helligkeit, erhalten für Pulpen, behandelt unter verschiedenen Verfahren
Die obigen Ergebnisse zeigen, dass die Viskosität der OMgOR- behandelten Pulpe etwa um 5 Einheiten höher ist als jene der OMgO-behandelten Pulpe, jedoch etwa 10 Einheiten niedriger als jene der OMgO+R-behandelten Pulpen.
Im Hinblick auf die obigen Ergebnisse ist es offensichtlich, dass die in situ-Zugabe eines Reduktionsmittels während des Sauerstoff-Delignifizierungsverfahrens Pulpen mit einer höheren Viskosität und erhöhten Festigkeitseigenschaften liefert als jene, erhalten während eines zweistufigen Verfahrens, worin das Reduktionsmittel entweder vor oder nach dem Sauerstoff- Delignifizierungsverfahren zugegeben wird. Die Kombination eines zweistufigen Betriebes zu einem einstufigen ist vorteilhaft, nicht nur, weil eine Stufe vermieden wird, sondern auch, weil die physikalischen Eigenschaften der resultierenden Pulpe deutlich besser sind. Nichtsdestotrotz werden auch gute Ergebnisse mit einem zweistufigen Verfahren erhalten, worin die Behandlung mit dem Reduktionsmittel vor der Sauerstoff- Delignifizierungsstufe durchgeführt wird. Aus offensichtlichen Gründen, wie sie oben angegeben sind, wird ein einstufiges Verfahren bevorzugt.

Claims

1. Verfahren zur Sauerstoff-Delignifizierung von Sulfit-Pulpe, wobei das. Verfahren die Behandlung einer Sulfit- Pulpenaufschlämmung in einem Reaktor unter Sauerstoff- Überdruck bei einem pH-Wert von zwischen 8 bis 13 mit einer wirksamen Menge einer Alkali-Quelle über einen Zeitraum, welcher zur vollständigen Delignifizierung der Sulfit-Pulpe ausreichend ist und die in-situ Zugabe einer wirksamen Menge eines im Wesentlichen mit dem Sauerstoff nicht reaktiven Reduktionsmittels umfasst, um eine Sulfit-Pulpe mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und erhöhter Viskosität zu liefern.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Alkali-Quelle MgO, Mg(OH)&sub2;, Ca(OH)&sub2;, NH&sub4;OH, NaOH oder Mischungen daraus umfasst und das Reduktionsmittel Natriumborhydrid oder Natriumhydrogensulfit umfasst.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Alkali-Quelle und das Reduktionsmittel gleichzeitig dem Reaktor zugesetzt werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Reduktionsmittel dem Reaktor vor der Alkali-Quelle zugesetzt wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Temperatur des Reaktors zwischen 80 und 140ºC gehalten wird, wobei der Sauerstoff-Überdruck [2,07 bis 13, 79] · 10&sup5; Pa (30 bis 200 psi), die Pulpenkonsistenz 1 bis 50% und die Zeitdauer von 0,1 bis 4 Stunden beträgt.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin 0,01% bis 10% Reduktionsmittel und 0,5 bis 10% Alkali-Quelle zugegeben werden.

7. Verfahren zur Sauerstoff-Delignifizierung von Sulfit-Pulpe, wobei das Verfahren die Behandlung einer Pulpenaufschlämmung in einem Reaktor bei einem Temperatur von 80 bis. 140 ºC unter einem Sauerstoff-Überdruck und bei einem pH-Wert von 9 bis 12 mit 0,5 bis 10% einer Alkali-Quelle über eine zur vollständigen Delignifizierung der Pulpe ausreichenden Zeitdauer und die gleichzeitig mit der Alkali-Quelle erfolgende Zugabe von 0,01 bis 10% eines im Wesentlichen mit dem Sauerstoff nicht reaktiven Reduktionsmittels umfasst, zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften und der Erhöhung der Viskosität der Pulpe.

8. Verfahren nach Anspruch 7, worin die Alkali-Quelle MgO und das Reduktionsmittel Natriumborhydrid umfasst.

9. Verfahren gemäß Anspruch 7, worin der Sauerstoff-Überdruck [2,07 bis 13, 79] · 10&sup5; Pa (30 bis 200 psi) und die Pulpenkonsistenz von 1 bis 50% beträgt.

10. Verfahren zur Sauerstoff-Delignifizierung von Sulfit-Pulpe, wobei das Verfahren eine erste Stufe, worin eine Sulfit- Pulpensuspension mit einer wirksamen Menge eines Reduktionsmittels behandelt wird und dann die Sulfit-Pulpe in herkömmlicher Weise gewaschen und verpresst und die Sulfit- Pulpe gesammelt wird und eine zweite Stufe umfasst, worin eine Sulfit-Pulpenaufschlämmung in einem Reaktor unter Sauerstoff-Überdruck bei einem pH-Wert von 8 bis 13 mit einer wirksamen Menge einer Alkali-Quelle über eine Zeitdauer behandelt wird, welche ausreicht, um die Delignifizierung der Sulfit-Pulpe zu vervollständigen, um eine Sulfit-Pulpe mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und erhöhter Viskosität zu liefern.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, worin die Menge an in der ersten Stufe zugegebenem Reduktionsmittel 0,01 bis 10% (pro Gewicht an Pulpe) bei einem pH-Wert von 5 bis 13 beträgt und worin die Temperatur während der ersten Stufe zwischen 20 bis 100ºC für eine Zeitdauer von wenigen Sekunden bis zu 2 Stunden gehalten wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10, worin die Alkali-Quelle MgO, Mg(OH)&sub2;, Ca(OH)&sub2;, NH&sub4;OH, NaOH oder Mischungen daraus umfasst und das Reduktionsmittel Natriumborhydrid oder Natriumhydrogensulfit umfasst.

13. Verfahren gemäß Anspruch 10, worin die Temperatur des Reaktors zwischen 80 und 140ºC gehalten wird, wobei der Sauerstoff-Überdruck [2,07 bis 13, 79] · 10&sup5; Pa (30 bis 200 psi) und die Pulpenkonsistenz von 1 bis 50% beträgt.

14. Verfahren zur Sauerstoff-Delignifizierung von Sulfit-Pulpe, wobei das Verfahren eine erste Stufe, worin eine Sulfit- Pulpensuspension mit 0,01 bis 10% eines Reduktionsmittels behandelt wird, dann die Sulfit-Pulpe in einer herkömmlichen Weise gewaschen und verpresst und die Sulfit-Pulpe gesammelt wird, und eine zweite Stufe umfasst, worin eine Sulfit-Pulpenaufschlämmung bei einer Temperatur von 80 bis 140ºC in einem Reaktor unter Sauerstoff-Überdruck bei einem pH-Wert von 9 bis 12 mit 0,5 bis 10% einer Alkali- Quelle über eine zur Vervollständigung der Delignifizierung der Sulfit-Pulpe ausreichenden Zeit behandelt wird, um eine Sulfit-Pulpe mit verbesserter Festigkeit und erhöhter Viskosität zu erhalten.

15. Verfahren gemäß Anspruch 14, worin die Alkali-Quelle MgO und das Reduktionsmittel Natriumborhydrid umfasst.

16. Verfahren gemäß Anspruch 14, worin der Sauerstoff-Überdruck [2,07 bis 13, 79] · 10&sup5; Pa (30 bis 200 psi) und die Pulpenkonsistenz von 1 bis 50% beträgt.

17. Verfahren zur Sauerstoff-Delignifizierung von Sulfit-Pulpe umfassend die Stufen:

- Behandlung einer Sulfit-Pulpenaufschlämmung in einem Reaktor unter Sauerstoff-Überdruck bei einem pH-Wert von 8 bis 13 mit einer wirksamen Menge einer Alkali-Quelle über eine zur vollständigen Delignifizierung der Sulfit- Pulpe ausreichenden Zeitdauer, worin die Alkali-Quelle aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus MgO, Mg(OH)&sub2;, Ca(OH)&sub2;, NH&sub4;OH, NaOH und Mischungen daraus besteht und

- die Zugabe einer wirksamen Menge eines Reduktionsmittels, das im Wesentlichen nicht-reaktiv mit dem Sauerstoff ist, um eine Sulfit-Pulpe mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und erhöhter Viskosität zu liefern, mit der Maßgabe, dass die Reduktionsmittelzugabe

- i) einer getrennten Stufe vor dem Zusetzen der Alkali-Quelle in den Reaktor oder

- ii) gleichzeitig mit der Alkali-Quelle erfolgt.

18. Verfahren gemäß Anspruch 17, worin die Temperatur des Reaktors zwischen 80 und 140ºC gehalten wird, wobei der Sauerstoff-Überdruck [2,07 bis 13, 79] · 10&sup5; Pa (30 bis 200 psi), die Pulpenkonsistenz 1 bis 50% und die Zeitdauer 0,1 bis 4 Stunden beträgt.

19. Verfahren gemäß Anspruch 17, worin 0,01 bis 10 Gew% (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) an Reduktionsmittel und 0,5 bis 10 Gew% (bezogen auf das Gewicht der Pulpe) der Alkali- Quelle zugegeben werden.

20. Verfahren gemäß Anspruch 17, worin das Reduktionsmittel Natriumborhydrid oder Natriumhydrogensulfit umfasst.

21. Verfahren zur Sauerstoff-Delignifizierung von Sulfit-Pulpe, umfassend die Stufen:

- die Behandlung einer Sulfit-Pulpenaufschlämmung in einem Reaktor bei einem Temperatur von 80 bis 140ºC unter einem Sauerstoff-Überdruck bei einem pH-Wert von 9 bis 12 mit von 0,5 bis 10 Gew% (bezogen auf das Gewicht Pulpe) einer Alkali-Quelle über eine zur Vervollständigung der Delignifizierung der Sulfit-Pulpe ausreichenden Zeitdauer, worin die Alkali-Quelle aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus MgO, Mg(OH)&sub2;, Ca(OH)&sub2;, NH&sub4;OH, NaOH und Mischungen daraus besteht und,

- die gleichzeitig mit der Alkali-Quelle erfolgende Zugabe von 0,01 bis 10 Gew% (bezogen auf das Gewicht Pulpe) Natriumbohrhydrid, zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften und Erhöhung der Viskosität der Sulfit-Pulpe.

22. Verfahren gemäß Anspruch 21, worin der Sauerstoff-Überdruck [2,07 bis 13,79] · 10&sup5; Pa (30 bis 200 psi) und die Pulpenkonsistenz 1 bis 50% beträgt.

23. Verfahren zur Sauerstoff-Delignifizierung von Sulfit-Pulpe, wobei das Verfahren eine erste Stufe, worin eine Sulfit- Pulpensuspension mit einer wirksamen Menge Natriumborhydrid behandelt wird und dann die Sulfit-Pulpe in einer herkömmlichen Weise gewaschen und verpresst und die. Sulfit-Pulpe gesammelt wird und eine zweite Stufe umfasst, worin eine Sulfit-Pulpenaufschlämmung sich in einem Reaktor unter Sauerstoff-Überdruck bei einem pH-Wert von 8 bis 13 mit einer wirksamen Menge einer Alkali-Quelle vorliegt, welche aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus MgO, Mg(OH)&sub2;, Ca(OH)&sub2;, NH&sub4;OH, NaOH und Mischungen daraus besteht, über eine zur Vervollständigung der Delignifizierung der Sulfit-Pulpe ausreichende Zeitdauer, um eine Sulfit-Pulpe mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und erhöhter Viskosität zu liefern.

24. Verfahren gemäß Anspruch 23, worin die Menge an Natriumborhydrid, die in der ersten Stufe zugegeben wird 0,01% bis 10 Gew% (pro Gewicht Pulpe) bei einem pH-Wert von 8 bis 13 beträgt und worin die Temperatur in der ersten Stufe zwischen 20 und 100ºC für eine Zeitdauer von wenigen Sekunden bis zu 2 Stunden gehalten wird.

25. Verfahren gemäß Anspruch 19, worin der Sauerstoff-Überdruck [2,07 bis 13,79] · 10&sup5; Pa (30 bis 200 psi) und die Pulpenkonsistenz 1 bis 50% beträgt.