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Verfahren zur Herstellung von pentosanarmem Zellstoff
Ein sehr wichtiges Problem bei der Herstellung von Zellstoff aus Holz besteht darin, die Cellulose in möglichst quantitativer Ausbeute zu isolieren und gleichzeitig aber auch alle Nicht-Cellulosebestandteile, insbesondere die Pentosane, abzutrennen. Wenn man beim Sulfit- oder Sulfataufschluss des Holzes mit anschliessender Bleichung und alkalischer Nachbehandlung arbeitet, bekommt man zwar eine Cellulose
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bekannten Cellulose-Holzaufschlussverfahren nur möglich, z. B. aus Buchenholz durch einen Sulfitaufschluss mit einer Ausbeute von etwa 32% Zellstoff mit einem a-Gehalt von höchstens 89% zu erhalten.
Dabei ist der Pentosangehalt immer noch hoch.
Unter anderen Aufschlussbedingungen, wie z. B. durch eine Kombination von einer sauren Vorhydrolyse mit alkalischem Aufschluss, können zwar oc-Gehalte bis zu 92% bei der Verarbeitung von Buchenholz erhalten werden, dafür sinkt aber die Ausbeute an Zellstoff auf unter 30% ab, wobei gleichzietig noch Pentosangehalte von einigen Prozenten anfallen.
Es ist auch bereits bekannt, pentosanarmen Zellstoff durch Behandeln von Strohcellulose mit Säuren, wie z. B. Salpetersäure, zu erzielen. Im allgemeinen wird eine solche bekannte Säurebehandlung mit einer alkalischen kombiniert. Mit diesem Verfahren ist es aber nicht möglich geworden, auch Holz, insbesondere Laubholz, als Ausgangsstoff zu verwenden.
Demgegenüber ist es möglich, durch die vorliegende Erfindung aus Holz, sogar aus Laubholz, Zellstoff mit einem -Gehalt von etwa 97 bis 98% bei nur 0, 2-0, 7% Pentosangehalt zu erhalten, der sich als ausgezeichneter Rayon-Zellstoff für die Herstellung von Kunstseide, Hydratcellulose beim Viskoseverfahren und alle sonstigen Verwendungszwecke, bei denen zweckmässig höchstwertige Zellstoffe angewandt werden können, erwiesen hat. Zu der ausgezeichneten Qualität des gewonnenen Produktes kommt weiter hinzu, dass dieser Zellstoff mit einer nahezu theoretischen Ausbeute, bezogen auf die ursprüngliche Holztrockensubstanz, gewonnen wird.
Erfindungsgemäss wird ein Verfahren zur Herstellung von pentosanarmem Zellstoff mit einem Gehalt an a-Cellulose über etwa 97% vorgeschlagen, wobei man einen aus Holz, insbesondere Laubholz, in üblicher Weise mit nachfolgender Bleiche hergestellten Zellstoff hoher Viskosität mit 30-37%iger Salzsäure bei Raumtemperatur behandelt, die hiebei anfallende salzsaure Zuckerlösung von der Cellulose abtrennt und die letztere durch Auswaschen reinigt.
Das Holz wird in bekannter Weise unter den für Zellstoff üblichen Bedingungen aufgeschlossen.
Die Bleiche erfolgt in ebenfalls bekannter Weise zur Entfernung von Restlignin. Wichtig ist, dass die Cellulose möglichst intakt bleibt und nicht abgebaut wird. Während der Salzsäure-Behandlung gehen die Nicht-Celluloseanteile fast vollständig in Lösung. Die entstehende salzsaure Zuckerlösung kann ohne weiteres mehrfach zur Veredelung von Zellstoff verwendet werden, wobei sich die Zuckerkonzentration erhöht. Die endgültig erhaltene salzsaure Zuckerlösung kann beispielsweise in einer dreistufigen Verdampferapparatur, z. B. gemäss österr. Patent Nr. 203468 eingedampft und dann die entstandene Zuckerlösung nachhydrolysiert, entionisiert und zu einem wasserklaren, reinen Zuckersirup eingedampft werden, der vielfachen Verwendungszwecken dienen kann.
Um den a-Gehalt noch weiter zu erhöhen und die Reaktivität des Zellstoffes zu verbessern, wird gemäss einem weiteren Merkmal vorgeschlagen, dass als letzte Stufe des Auswaschens der Zellstoff alkalisch, vorzugsweise mit 7-12% iger Natronlauge bei 20 C nachbehandelt wird.
Beispiel 1 : Hackspäne von Rotbuchenholz werden mit der vierfachen Menge Sulfitkochsäure von der Zusammensetzung entsprechend 1% CaO und 6% S02 erhitzt, u. zw. so, dass die Höchsttemperatur 135 C beträgt. Der gekochte Stoff hat einen Ligningehalt entsprechend 2, 4 Roe-Zahl bei einer Kochausbeute von 45, 9% des Holzgewichtes. Dieser Zellstoff mit einer Tappi-Viskosität von 58 cP wird gebleicht, u. zw. durch Chlorbehandlung, alkalische Zwischenwäsche und Hypochlorit. Nach Auswaschung beträgt die Ausbeute 94, 9% der Kochausbeute und die Tappi-Viskosität 40 cP.
Dieser Zellstoff wird mit einer 32% eigen Salzsäure in kontinuierlicher Arbeitsweise bei 20 C derart behandelt, dass jedes Teilchen Zellstoff nicht länger als 15 Minuten mit der Salzsäure in Berührung kommt, wobei stets ein Verhältnis Salzsäure
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zu Zellstoff wie 30 : 1 eingehalten wird. Die stetig abfliessende, nunmehr zuckerhaltige Salzsäure wird vom Zellstoff abgetrennt, aus der auf bekannte Weise einerseits eine wasserklare, reine eingedickte Zuckerlösung gewonnen und anderseits die Hauptmenge der angewandten Salzsäure zurückerhalten wird.
Diese Salzsäure wird nun gemeinsam mit dem-beim Auswaschen der in der Cellulose verbliebenen Salzsäure-erhaltenen salzsauren Waschwasser in einer Salzsäurekonzentrierungsanlage-wie beschrieben-praktisch ohne wesentliche Salzsäureverluste zu 32% iger Salzsäure aufgearbeitet und in den Kreisprozess zur Salzsäurebehandlung des Zellstoffes zurückgeführt. Dabei geht man so vor, dass man die vom Zellstoff abgetrennte Salzsäure-Zuckerlösung in einer mehrstufigen Verdampferapparatur, z. B. gemäss österr.
Patent Nr. 203468, verdampft, die Salzsäuredämpfe der letzten Stufe in eine unter Vakuum stehende Füllkörperkolonne einleitet, in diese Füllkörperkolonne oben dünne Waschsäure, wie sie beim Auswaschen des Zellstoffes entsteht, einleitet, in dem man weiter aus der Kolonne unten eine etwa 24-25%ige Salzsäure abzieht und diese in eine zweite, unter Normaldruck stehende Rektifizierkolonne pumpt, die Salzsäure in dieser Rektifizierkolonne in HCl-Gase und etwa 20%ige Säure zerlegt, letztere Säure in die zuerst genannte Vakuum-Kolonne zurückführt und mit Hilfe des in der zweiten Kolonne gebildeten HCl-Gases und der Salzsäurekondensate der andern Verdampferstufen neue 32%ige Salzsäure zurückgewinnt und diese sodann in den Salzsäurekreislauf zurückführt.
Der wie vorgeschrieben gewonnene salzsäurefreie Zellstoff wird mit 8% iger Natronlaugelösung bei 200 C während 30 Minuten behandelt. Die Ausbeute an Edelcellulose beträgt 86, 0% des gebleichten Zellstoffs oder 37, 5% des ursprünglichen Holzgewichtes.
Der K-Cellulosegehalt des gewonnenen Zellstoffes beträgt 96, 2%. Der Pentosangehalt beträgt weniger als 0, 8%.
Beispiel 2 : Hackspäne von Rotbuchenholz werden mit der vierfachen Menge Sulfitkochsäure von der Zusammensetzung entsprechend 1% CaO und 6% S02 erhitzt, u. zw. so, dass die Höchsttemperatur 135 C beträgt. Der gekochte Stoff hat einen Ligningehalt entsprechend 2, 4 Roe-Zahl bei einer Kochausbeute von 45, 9% des Holzgewichtes. Dieser Zellstoff mit einer Tappi-Viskosität von 58 cP wird gebleicht, u. zw. durch Chlorbehandlung, alkalische Zwischenwäsche und Hypochlorit. Nach Auswaschung beträgt die Ausbeute 94, 9% der Kochausbeute und die Tappi-Viskosität 40 cP.
Dieser Zellstoff wird mit einer 32% igen Salzsäure 15 Minuten bei 20'C behandelt. Das Verhältnis Salzsäure zu Zellstoff beträgt 30 : 1. Nach Auswaschung der Säure wird der Zellstoff mit 8%iger Natronlaugelösung bei 20 C während 30 Minuten behandelt. Die Ausbeute an Edelcellulose beträgt 85, 7% des gebleichten Zellstoffes oder
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der Zusammensetzung entsprechend 1% CaO und 6% S02 erhitzt, u. zw. so, dass die Höchsttemperatur 135 C beträgt. Der gekochte Stoff hat einen Ligningehalt entsprechend 2, 4 Roe-Zahl bei einer Kochausbeute von 45, 9% des Holzgewichtes. Dieser Zellstoff mit einer Tappi-Viskosität von 58 cP wird gebleicht, u. zw. durch Chlorbehandlung, alkalische Zwischenwäsche und Hypochlorit.
Nach Auswaschung beträgt die Ausbeute 96, 1% der Kochausbeute und die Tappi Viskosität 37 cP. Dieser Zellstoff wird nun mit einer 32%igen Salzsäure 15 Minuten bei 200 C behandelt. Das Verhältnis Salzsäure zu Zellstoff beträgt 33 : 1. Die Salzsäure erhält ausserdem u. a. noch 14% Xylose. Nach Auswaschung der Säure wird der Zellstoff mit 8%iger Natronlaugelösung bei 20 C während 30 Minuten behandelt. Die Ausbeute an Cellulose beträgt 84, 2% des gebleichten Zellstoffes oder 37, 1% des ursprünglichen Holzgewichtes.
Der a-Cellulosegehalt des gewonnenen Zellstoffes beträgt 96, 1%. Der Pentosangehalt beträgt weniger als 0, 8%..
Bei Verwendung von Weissbuche werden unter sonst gleichen Versuchsbedingungen a-Cellulosegehalte von etwa 97% und Pentosängehalte unter 0, 5%, bei Birke Ausbeuten an Zellstoff von etwa 39 bis 40% und oc-Gehalte von 98 bis 99% erhalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von pentosanarmem Zellstoff mit einem Gehalt an a-Cellulose über etwa 97%, dadurch gekennzeichnet, dass man einen aus Holz, insbesondere Laubholz, in üblicher Weise mit nachfolgender Bleiche hergestellten Zellstoff hoher Viskosität mit 30-37%iger Salzsäure bei Raumtemperatur behandelt, die hiebei anfallende salzsaure Zuckerlösung von der Cellulose abtrennt und die letztere durch Auswaschen reinigt.