<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Hydrolyse zellulosehaltiger Rohstoffe.
Die Hydrolyse der Zellulose mit HCI geht bekanntlich nur dann vor sich, wenn eine Salzsäure von mindestens 40 bis 42% vorhanden ist (überkonzentrierte Säure). Mit Säuren geringerer Konzen- tration lässt sich die Hydrolyse der Zellulose nicht durchführen. Eine Säure von 40% HCI ist aber bei Zimmertemperatur nicht beständig. Die konzentrierte Säure bei Zimmertemperatur enthält etwa 30% HCI. Mit dieser Säure ist eine Hydrolyse nicht zu erreichen. Die Säurekonzentration muss daher künstlich über die Normalkonzentration hinaus erhöht werden, was durch verschiedene Mittel möglich ist.
Aus dieser Tatsache ergibt sich, dass man bei der Hydrolyse der Zellulose darauf bedacht sein muss, überflüssiges Wasser so weit als möglich zu entfernen, weil wegen der Notwendigkeit der Erzeugung einer 40-42% igen Säure für jedes überflüssig vorhandene Wasserteilehen erhebliche Mengen von HCl-Gas unnötig aufgewendet werden müssen.
Da bei der Hydrolyse aber auch grosse Wassermengen frei werden, ist es erforderlich, für deren Ableitung zu sorgen. Man hat daher den Vorschlag gemacht, den Rohstoff in einer mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit, dem Schwebemittel, zu suspendieren und erst dann gasförmige HCI zuzuführen. Da das Schwebemittel wasserabstossend wirkt, wird der Flüssigkeitsbedarf der Rohstoffteilchen sehr bedeutend eingeschränkt. Man war daher bemüht, möglichst wenig Wasser in den Rohstoff zu bringen, um den HCl-Bedarf zur Überführung in eine Säure von 40 bis 42% niedrig zu halten.
Es wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, dass man die Reaktionsdauer im Schwebemittel erheblich herabsetzen kann, wenn man den Rohstoff vor dem Eintragen in das Schwebemittel mit konzentrierter Salzsäure bei Zimmertemperatur, d. h. also mit einer Säure von etwa 30% HCI befeuchtet. Dadurch wird zwar Wasser in den Rohstoff hineingebracht, das von vornherein nicht vorhanden war, und diese wässrige Säure muss durch Zufuhr der entsprechenden Menge HCI-Gas erst in 40-42% ige Salzsäure übergeführt werden, damit die Hydrolyse beginnen kann, aber die Abkürzung der Reaktionszeit im Schwebemittel bei der darauffolgenden Behandlung ist von solcher Bedeutung, dass der Mehraufwand an HCI reichlich aufgewogen wird.
Es kann nicht nur der Durchsatz durch die Apparate bedeutend vergrössert werden, sondern es lassen sich auch auf diese Weise Nebenreaktionen ausschalten, die den Vorgang der Hydrolyse störend beeinflussen.
In der deutschen Patentschrift Nr. 536977 ist bereits vorgeschlagen worden, in zwei Stufen zu arbeiten. Das Verfahren der genannten Patentschrift arbeitet ohne Schwebemittel und sucht die unerwünschte Wärmetönung der Reaktion dadurch zu bewältigen, dass das Aufschlussmittel, die überkonzentrierte Salzsäure, in zwei Teilen zugegeben wird. Bei dieser Art der Behandlung des zellulosehaltigen Rohstoffs lassen sich aber die schädlichen Einwirkungen der Erhitzung nicht beseitigen. Es wird zwar eine geringe Herabsetzung der Gesamtdauer der Reaktion erreicht, aber die Schwierigkeit der grossen Wärmetönung besteht nach wie vor.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, den Rohstoff vor dem Durchfeuchten mit der wässrigen Säure weitgehend zu trocknen.
Infolge der Vorbehandlung mit konzentrierter Salzsäure von etwa 30% und gegebenenfalls nach der vorhergehenden Trocknung erfolgt der Aufschluss im Schwebemittel unter der Einwirkung von gasförmiger HCI in wesentlich kürzerer Zeit.
<Desc/Clms Page number 2>
Es wurde ferner festgestellt, dass es für die Wirkungsweise des eigentlichen Aufschlussprozrssrs im Ruhrautoklaven von Bedeutung ist, wenn man das in der beschriebenen Weise vorbereitete, vor- getrocknete und mit wässriger Salzsäure vorbehandelte Gut nicht sofort in den Aufsehlussautoklaven bringt und dort weiter verarbeitet, sondern in der vorbereiteten Form erst eine Zeit lang sich selbst @ überlässt. Die Dauer dieser, ohne Bewegung des Gutes und ohne Kühlung vor sieh gehenden, Vor- behandlung richtet sich nach der Natur, Zubereitung und Teilchengrösse des Rohmaterials und kann auf ungefähr 1-8 Stunden bemessen werden. Die richtige Zeitdauer wird in jedem Fall zweckmässig durch Versuche ermittelt.
Das neue Verfahren bringt noch den wesentlichen Vorteil mit sieh, dass hiebei im Gegensatz zu der bisherigen Arbeitsweise die Halogenwasserstoffbilanz aufgeht, d. h. dass die für den Aufschluss benutzte Menge gasförmigen Halogenwasserstoffes vollkommen in Gasform, also in der gleichen, für den Aufschluss einer zweiten Teilmenge benötigten Form und Menge wiedergewonnen werden kann.
Dies war bei dem bisher geübten Verfahren nicht der Fall. Von dem feuchten Holz wurde ein bestimmter
Anteil des in dem organischen Lösungsmittel gelösten Halogenwasserstoffes verbraudit, um die im
Holz vorhandene Wassermenge mit dem Halogenwasserstoff vollständig abzusättigen. Bei der Wieder- gewinnung des gasförmigen Halogenwasserstoffes aus der von der Holzmasse getrennten Säurefliissigkrit durch Abtreiben blieb nach jedem Aufschluss ein Überschuss an wässriger Salzsäure zurück, die nicht restlos in Form von gasförmiger Salzsäure für die Behandlung der nächsten Teilmenge verwendbar gemacht werden konnte.
Beispiel : Waldfeuchtes Holz (Knüppel, Abfälle) wird in einer Hackmaschine auf Stüeke von etwa 5 bis 6 mm Grösse zerkleinert und auf ungefähr 95% Trockensubstanz getrocknet. 100 kg
Troekenholz werden in einer Mischmaschine mit 75 I konzentrierter Salzsäure von einem spezifischen
Gewicht von 1#15 (ungefähr 30% HCI) unter ständigem Rühren besprüht. Das so erhaltene Produkt lässt man 6 Stunden stehen.
Inzwischen werden in einem druckfesten Aufschlussgefäss mit Rühr-oder
Umpumpeinriehtung 1000 l eines Gemisches von Benzin und Tetrachlorkohlenstoff auf etwa minus
EMI2.1
Kühlvorrichtung werden unter ständigem Kühlen weitere Säuremengen in Gasform eingeblasen, bis sieh ein Druck von 1 bis 2 Atm. einstellt, wozu etwa 23. 5 kg HCI-Gas notwendig sind. Nach 2 Stundrn ist der Aufschluss beendet. Das HCI-Gas wird abgeblasen und für weitere Aufschlüsse verwendet, das fertige Produkt auf einer Nutsche von überschüssigem Lösungsmittel befreit und in strömender Luft getrocknet.
Die hiebei frei werdenden Säuredämpfe werden in einem Rieselturm durch kaltes Wasser niedergesehlagen und die hiedureh gewonnene konzentrierte Säure wird zum Besprühen beim nächsten Arbeitsgang verwendet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Hydrolyse zellulosehaltiger Rohstoffe durch Einwirkung von, in organischen Lösungsmitteln gelöstem Halogenwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der gegebenenfalls weitgehend getrocknete Rohstoff zunächst mit einer ungefähr 30% igen wässrigen Lösung des Halogen- wasserstoffes durchfeuchtet und das so vorbehandelte Gut, vorzugsweise na (h längerer Einwirkungs-
EMI2.2