Sülfat pişirmesinde açığa çıkan toplam indirgenmiş kükürt (TRS) bileşiklerinin oksijenle yükseltgenmesi

Abstract

ÖZET Sülfat yönteminin diğer yöntemlere göre en önemli sakıncaların dan biri toplam indirgenmiş kükürt (TRS) bileşiklerinin neden oldu ğu hava kirliliğidir. TRS bileşikleri H2S, CH3SH, CH3SCH3 ve CHqSSCHo den meydana gelen bir karışım olup pişirme sırasında çözü nen ligninden açığa çıkan metoksil gruplarından ileri gelmektedir. Bu^güne kadar sülfat yönteminde görülen hava kirliliğini azalt mak için çeşitli yöntemler denenmiştir. Denenen yöntemlerin önemli lerinden elektrostatik toz tutucuların kullanılması, boşaltma ve basınç düşürme gazlarının yoğunlaştırılması ve arta kalanlarının yakılması, siyah çözeltinin oksitlenmesi ve absorplayıcı maddelerin atık gazlara katılması sayılabilir. Bu çalışmada ise pişirmeye çeşitli aşamalarda belli miktarda oksijen gazı ilave edilip değişik sürelerde etki ettirilerek kayna ma noktası düşük olan metil merkaptanm kaynama noktası yüksek ci lan dimetil disülfüre yükseltgenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla hem kayın hem de sarıçam yongaları kullanılarak gerçekleştirilen dene melerden elde edilen verilerin değerlendirilmesi sonucunda, oksijen le TRS bileşiklerini yükseltgemek için iki alternatifin var olduğu belirlenmiştir. Bunlardan biri, TRS bileşiklerinin kapalı bir orta ma alınarak ortam sıcaklığını 130°C veya 150°C, etkime süresini 30 2 2 dak., ortama ilave edilen oksijen miktarı ise 5 kg/ cm veya 10 kgAcm olarak alınıp TRS bileşiklerinin yükseltgenmesidir. TRS bileşikleri ni yükseltgemek için diğer bir yol ise pişirme tamamlandıktan sonra pişirme kazanının sıcaklığı belli dereceye kadar düşürülerek pişir me kazanına oksijen ilave etmektir. Bu şekilde yapılacak bir yük- seltgemede yükseltgeme değişkenleri etkime süresi 13 dak., etkime sıcaklığı 130°C veya 150°C, ortama ilave edilen oksijen miktarı 5 2 2 kg/ cm veya 10 kg/cm olarak uygulanabilir. Fakat, bu uygulama oksijen ilavesiyle kağıt hamurunun fiziksel ve optik özelliklerinde meydana gelebilecek düşmelerin az olması durumunda geçerli olabilir. VII

SUMMARY One of the main, disadvantage of the sulphate process is air pollution. The total reduced sulfur (TRS) compounds giving rise to air pollution in the sulphate process are methyl mercaptan, dimeth yl sulfide and dimethyl disulfide. They are formed from the meth- oxyl groups of lignin by reactions with hidrogen sulfide ions dur ing the sulphate cooking. There are many techniques which have been suggested to reduce air pollution in sulphate process. Some of them are using of the electrostatic precipitators, oxidation of black liquor, passing the relief and blow gases to a condenser and burning the noncondensable gases in a boiler, adding the masking agents to the waste gases. In this study, we have aimed to oxidize the methyl mercaptan to the dimethyl sulfide and dimethyl disulfide by adding oxygen at the different stages of cooking, in order to decrease malodorous effect of more volatile methyl mercaptan. The experiments were made on chips of Scotch pine(Pinus silvestris L.) and beech(Pagus orientalis Lipsky.). Primarily, the experiments were made by adding oxygen at the beginning of cooking were proven that the screened yield, and phys ical and optical properties of pulp were decreased. Therefore, 2 1 was concluded that this procedure was not suitable to oxidize the TRS compounds by adding oxygen at the beginning of cooking. Secondarily, the experiments were made by adding oxygen when the temperature of digester was reduced from 170°C to 130°C and 150°C after cooking was completed at the maximum temperature. In these experiments the oxidation time, oxidation temperature and oxygen pressure were varied as indicated below. oxidation time : 0 min., 15 min., 30 min., 45 min. oxidation temperature: 130°C, 150°C 2 2 2 oxygen pressure : @ kg/cm, 5 kg/cm, 10 kg/cm VIIIIn this way, we have aimed to determine the influence of each oxidation variable on pulp properties and optimum levels of varia bles. After the analyses of variance, the comparison of the means was made by Duncan's test for screened yield, breaking length, burst index, tear index and brigthness values of the pulps. Optimum oxidation conditions for TRS compounds were determined by means of these tes^s as a function of their influences on the pulp properti es mentioned above. Optimum oxidation conditions for Scotch pine and beech chips were found as follows: o oxygen pressure : 5 kg/cm oxidation time : 0 min., 15 min. temperature of oxidation : 130°C The most important two factors are oxygen pressure and oxida tion time for oxidation of TRS compounds by adding oxygen. Pulp properties of Scotch pine and beech chips were decreased when oxy gen pressure and oxidation time were increased. It was determined that the ratio of methyl mercaptan was reduced, whereas dimethyl sulfide and dimethyl disulfide ratio were increased when oxygen pressure and oxidation time are increased as a result of the oxida tion experiments of TRS compounds. Two alternative ways for the oxidation of TRS compounds by the addition of oxygen at the end of cooking may be suggested. The first way is the oxidation of TRS compounds after tranfering these compounds into another digester at the conditions indicated below. oxidation temperature : 130°C oxidation time : 30 min. o oxygen pressure * 5 kg/cm pH : 12 Another way suggested is the oxidation of TRS compounds by ad ding oxygen when the temperature of digester was reduced from maxi mum temperature 170°C to 130°C at the oxidation conditions indica ted below. IXoxidation temperature t 130°C oxidation time : 15 min.... p oxygen pressure : 5 kg/cm This way may be applied when the harmful effects on pulp pro perties are negligible. X