<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung eines Cellulosebreies
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Cellulosebreies, bei dem cellulosehaltiges Rohmaterial aufgeschlossen und eingelaugt wird. Zweck der Erfindung ist insbesondere die Herstellung eines Cellulosebreies aus Holz zur weiteren Umwandlung in Kunstseide oder andere Celluloseprodukte.
In der Kunstseidenindustrie besteht ein immer grösserer Bedarf an Kunstseidengarn und Kunstseidenkord mit grösserer Festigkeit, Haltbarkeit und andern erwünschten Eigenschaften. Die billige Herstellung von löslichen Cellulosebreien hoher Qualität, als Ausgangsprodukt für die weitere Verarbeitung ist daher notwendig.
Da die Herstellung von Cellulosebrei zur Umwandlung zu einer wesentlichen Verringerung der Celluloseausbeute gegenüber normalem Cellulosebrei führt, die eine Folge der notwendigen besonderen Behandlungsweise und Veredlung des Cellulosebreies ist, und da eine hohe Celluloseausbeute auch bei anderer Zweckbestimmung des Cellulosebreies, z. B. zur Papierherstellung, erwünscht ist, besteht von Seiten der Industrie ein starker Bedarf an Verfahren, die billige Cellulosebreie zur Umwandlung, mit denen die Kunstseidenhersteller maximale Ausbeuten an Kunstseide mit maximaler Festigkeit, maximalem Ermüdungswiderstand und andern erwünschten Eigenschaften erhalten können, zur Verfügung stellen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, lösliche Cellulosebreie herzustellen, die insbesondere zur Umwandlung in Kunstseide verwendbar sind und eine bessere Qualität und bessere Eigenschaften besitzen, wobei unter Beibehaltung oder Erhöhung der Ausbeute sowie der Festigkeit und des Ermüdungswiderstandes der Kunstseide eine wesentliche Verringerung der Produktionskosten erzielt wird. Gleichzeitig sollen Mercerisation und Verringerung der Viskosität verhindert, die Entfernung der Hemicellulosen und anderer Verunreinigungen gefördert werden, so dass billiger und ergiebiger gearbeitet wird.
Zur Erreichung dieses Zieles ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Brei durch eine Aufschlusszone abwärts im Gegenstrom zu einer aufsteigenden, stark alkalischen Kodltlüssigkcit geführt wird, dass hernach der aufgeschlossene Brei aufeinanderfolgend durch eine Einwaschzone, Einlaufzone und Auswaschzone geführt wird, wobei während der Behandlung des eingelaugten Breies mit Wasser in der Auswaschzone alkalische Flüssigkeit aus dem eingelaugten Brei entfernt bzw.
verdrängt wird, dass diese entfernte alkalische Flüssigkeit am Fusse der Einwaschzone eingeführt und in der Einwaschzone zur Entfernung von verbrauchter Kochflüssigkeit aus dem aufgeschlossenen Cellulosebrei eingesetzt wird und dass gegebenenfalls, vorzugsweise während des Einlaugens, der alkalischen Flüssigkeit aufbereitete alkalische Flüssigkeit zugesetzt wird.
Das Verfahren nach der Erfindung ist vor dem Bleichschritt bei allen alkalischen Verfahren anwendbar, bei denen cellulosehaltige Rohstoffe, z. B. Holzschnitzel, die organische Stoffe wie Lignin und Hemicellulosen enthalten zur Herstellung eines Cellulosebreies behandelt werden. Es wird vorzugsweise bei der Sulfat-oder Kraftzellstoffgewinnung angewendet. Es umfasst einen Aufschluss und vorzugsweise auch eine Teilhydrolyse des Cellulosefasermaterials vor dem Aufschluss. Der Aufschluss kann kontinuierlich vorgenommen weiden, indem beispielsweise ein Kamyr-Kocher verwendet wird.
<Desc/Clms Page number 2>
der in der Februarausgabe 1965 von TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry, New York) beschrieben ist.
Das Verfahren umfasst ausserdem eine Behandlung des Cellulosebreies, der vom Aufschluss her eine beträchtliche Menge an Alkali in Form von Schwarzlauge enthält, unmittelbar nach dem Aufschluss mit weiterer alkalischer Flüssigkeit.
Erfindungsgemäss kann diese alkalische Flüssigkeit nach ihrer ersten Verwendung zum Verdrängen der verbrauchten Kochflüssigkeit aus dem aufgeschlossenen Brei in der Einwaschzone entweder zum Aufschliessen des Celluloserohmaterials verwendet oder in die Einlaugzone rückgeführt werden oder aber es kann ein Teil zum Aufschliessen des Celluloserohmaterials verwendet und ein anderer Teil in die Einlaugzone rückgeführt werden.
Vorteilhafterweise wird während des technischen Kreislaufes der alkalischen Flüssigkeit eine Aufbereitung vorgenommen.
Gemäss der Erfindung weist die alkalische Flüssigkeit eine höhere Alkalikonzentration als die verbracuhte Kochfliissigkeit auf. Das gesamte Verfahren einschliesslich des Aufschlusses verbraucht daher nur wenig Alkali (Soda), so dass eine relativ geringe Menge an Aufbereitungsflüssigkeit notwendig und dadurch das Verfahren sehr wirtschaftlich ist.
Der auf den Aufschluss folgende Verfahrensteil kann als "Nachbehandlung" bezeichnet werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst ausser dem Aufschluss drei aufeinanderfolgende Verfahrensschritte, die zur Beseitigung der Schwarzlauge aus dem Brei und zu einer weiteren Veredelung des Breies führen.
Der erste Schritt nach dem Aufschluss enthält das Waschen der aufgeschlossenen Schnitzel oder des Breies mit einer alkalischen Flüssigkeit bis die Schwarzlauge aus dem Brei verdrängt und entfernt und durch alkalische Flüssigkeit ersetzt ist. Diesen Verfahrensschritt bezeichnet man mit"Einwaschen", da die alkalische Flüssigkeit in den Brei gewaschen wird.
Die alkalische Flüssigkeit kann ein oder mehrere Alkalien, oder Ätzmittel, z. B. Hydroxyde, Sulfide oder Carbonate von Natrium, Lithium oder Kalium enthalten. Da das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise auf das Kraft-oder Sulfatverfahren angewendet wird, besteht die alkalische Flüssigkeit aus für dieses Verfahren anzuwendender Aufschlusslauge, (Weisslauge), welche Natriumhydroxyd, Natriumsulfid und Natriumcarbonat enthält. Die Aufschlusslauge (Weisslauge) kann mit einer andern alkalischen Flüssigkeit, beispielsweise starker Natronlauge, die zu 75 Gew.-% Alkali bzw. Hydroxyd enthält, verstärkt werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Aufschluss ähnlich wie in der USA-Patentschrift Nr. 3, 097, 987 durchgeführt, indem ein Kamyr-Kocher verwendet wird, in dem die Holzschnitzel durch den Kocher nach unten strömen und mit fortschreitend stärkerer, im Kocher nach oben strömender alkalischer Flüssigkeit in Berührung gebracht werden. Bei dem Verfahren gemäss der obigen Patentschrift wird die Lauge am Boden der Kraftaufschlusszone zugegeben, und die Schnitzel strömen weiter durch eine Waschzone im Kocher nach unten, in der die Lauge immer schwächer wird, bis die Schnitzel den Boden des Kochers erreichen, wo Waschwasser zugegeben wird.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die stark alkalische Flüssigkeit nicht am Boden der Aufschlusszone sondern am Boden der Waschzone des Kochers zugegeben bzw. eingewaschen, wo sie nach oben strömt und die Schwarzlauge aus dem Brei verdrängt. Am oberen Ende der Waschzone wird dann die stark alkalische Flüssigkeit aus dem Kocher entfernt, erhitzt und zum Aufschluss erneut eingeleitet. Die Schwarzlauge, die schliesslich vom oberen Ende der Aufschlusszone abgezogen wird, enthält noch etwas aus dem überschuss stammende Lauge und sie enthält Hemicellulosen. Sie wird einer Aufbereitungsanlage zugeleitet, wo sie konzentriert und verbrannt wird, um Wärme und Chemikalien rückzugewinnen. Der nach dem Einwaschen am Boden des Kochers erhaltene Brei enthält einen weiteren Anteil der zugeführten alkalischen Flüssigkeit.
Der zweite Schritt nach dem Aufschliessen ist das"Einlaugen"des Breies in der alkalischen Flüssigkeit, die dem Brei während des Einwaschens zugegeben wird und welcher aufbereitete Lauge zugesetzt werden kann. Hiebei wird der Brei eine bestimmte Zeit lang bei einer vorbestimmten Temperatur unter Berücksichtigung der Alkalikonzentration in einem Einlaugbottich in Kontakt gehalten.
Das Einlaugen kann jedoch auch im Kocher selbst durchgeführt werden, indem beim Einwaschen die notwendigen Bedingungen hinsichtlich Temperatur und Alkalikonzentration eingestellt werden.
Ausserdem können dem Brei beim Einlaugen ein oder mehrere oberflächenaktive Stoffe zugegeben werden, um das Entfernen von Verunreinigungen, z. B. von Harzen, zu fördern, die durch die Alkalien allein nicht gelöst werden.
Der dritte Schritt nach dem Aufschliessen besteht darin, den Brei derart mit Wasser zu waschen,
<Desc/Clms Page number 3>
dass die alkalische Lauge im Brei, die vom Einlaugen stammt, verdrängt, aus dem Brei entfernt und durch Wasser ersetzt wird. Dieser Verfahrensschritt wird daher mit "Auswaschen" bezeichnet. Die Lauge wird dabei aus dem Brei ausgewaschen, indem sie vorzugsweise über eine Reihe von Waschholländern geleitet im Gegenstrom mit Wasser gewaschen wird oder indem am Boden der Waschzone im Kocher Wasser zugegeben wird. Die ausfliessende Flüssigkeit beim Auswaschen wird im Rückstrom zu den Einwasch- und Einlaugstufen zurückgeführt und nach dem Einwaschen zum Aufschliessen verwendet.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann noch durch folgende Merkmale gekennzeichnet sein :
Das Aufschliessen und das Verdrängen der verbrauchten Kochflüssigkeit und vorzugsweise das Verdrängen der alkalischen Flüssigkeit aus dem eingelaugten Brei kann in benachbarten Zonen in einem hydraulischen System durchgeführt werden, wobei jede Zone von der andern Zone durch eine andere Temperatur und Alkalikonzentration unterschieden ist.
Vorzugsweise wird der Aufschluss bei Temperaturen oberhalb von 100 C und das Einlaugen bei Temperaturen unterhalb von 100 C durchgeführt.
Weiters kann der Aufschluss bei einem Druck oberhalb einer Atmosphäre und das Einlaugen bei einem Druck von etwa einer Atmosphäre durchgeführt werden.
Der Brei wird in der alkalischen Flüssigkeit vorzugsweise 5 bis 120 min lang bei einer Konsistenz von 1 bis 6% einer Alkalikonzentration von 40 bis 150 g/l als scheinbares NaOH und einer Temperatur von 21 bis 820C eingelaugt. Es ist weiters vorteilhaft, den aufgeschlossenen Brei vor dem Einlaugen in der alkalischen Flüssigkeit zu kühlen. Nach dem Verdrängen der alkalischen Flüssigkeit aus dem eingelaugten Brei wird derselbe angesäuert, gewaschen, neutralisiert und gebleicht, wobei zunächst eine Chlordioxydbleiche und dann eine oder mehrere Hypochloridbleichen vorgenommen werden.
Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt vorzugsweise kontinuierlich.
Ein Ergebnis des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Herstellung eines verbesserten löslichen Cellulosebreies, der bessere Ausbeuten an Kunstseide (98, 5 bis 99% vom getrockneten Brei) liefert und höhere Festigkeiten der aus dieser Kunstseide hergestellten Garne vermittelt, wobei die Kosten pro Tonne um drei bis vier Dollar geringer als bei der bisherigen Herstellung ähnlicher Cellulosebreie sind. Das Aufschliessen im Gegenstrom führt zu einer grösseren Reinheit, gegenüber Produkten aus andern Verfahren, da das Cellulosematerial mit nach und nach steigender Alkalikonzentration in Berührung gebracht wird. Beim bekannten Aufschluss, bei welchem die Alkalikonzentration stetig abnimmt, besteht eine Neigung zur Ausfällung der Hemicellulosen.
Ausser durch die grössere Reinheit der Produkte zeichnet sich das Verfahren auch durch eine grössere Wirtschaftlichkeit aus, da die gesamte alkalische Flüssigkeit am oder nahe am Boden des Kochers also mit an einer Stelle zugegeben und durch die Schnitzel gedrückt wird.
Weitere Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens bestehen darin, dass die Permangananzahl des erfindungsgemäss hergestellten Breies niedrig ist, so dass der Brei leichter bleicht und die mengenmässigen Anforderungen an die Bleichmittel, insbesondere an Chlor, geringer sind.
Durch diese Vorteile sowie auch durch die höheren Gesamtausbeuten, die man aus dem als Rohmaterial eingesetzten Holz erzielt, werden die Kosten für das Aufbereiten der für die Nachbehandlung erforderlichen Alkalien (Soda) zumindest ausgeglichen. Darüber hinaus wird durch die Nachbehandlung eine Mercerisierung und unerwünschte Erniedrigung der Viskosität vermieden.
Da beim erfindungsgemässen Verfahren die Ablaugen im Gesamtprozess wiederverwendet werden, wird als Kosten verursachendes chemisches Rohmaterial nur das Alkali verbraucht, das zum Ersatz der mit dem Brei abgehenden Alkalien notwendig ist und das nur einen geringen Anteil, beispielsweise 13, 6 kg Soda/t des fertigen maschinengetrockneten Breies ausmacht.
Das erfindungsgemässe Verfahren führt weiterhin zu einer hinsichtlich Festigkeit und Ermüdung wesentlich verbesserten Kunstseide und bewirkt auch eine Verbesserung anderer Eigenschaften des Breies. Dieser weist einen besonders hohen Anteil an Cellulose auf, die zur Kunstseidenerzeugung geeignet ist, und darüber hinaus sind die Produktionskosten wesentlich erniedrigt.
Der erfindungsgemäss zu behandelnde Rohstoff wird gemäss einer in Fachkreisen zuweilen mit "Kraftverfahren mit Vorhydrolyse" bezeichneten Behandlungsart vorzugsweise zunächst einer partiellen Vorhydrolyse unterworfen und anschliessend im gleichen oder in einem getrennten Kocher aufgeschlossen. Die Vorhydrolyse besteht in der Behandlung der vorbereiteten Holzschnitzel in einem Kocher mit Dampf oder heissem Wasser oder mit beidem bei erhöhten Temperaturen und Drucken, wobei manchmal eine Säure, beispielsweise Schwefelsäure, zugegeben wird und wobei in jedem Fall eine partielle S : iurehydrolyse stattfindet, die einen Teil der Hemicellulosen einschliesslich der Pectosane und andere Verunreinigungen aus den Schnitzeln herauslöst.
<Desc/Clms Page number 4>
Beim Aufschliessen (Kochen) im Rahmen des erfmdungsgemässen Kraftverfahrens wird dann die frische Aufschlussflüssigkeit (Weisslauge), welche Natriumsulfid, Natriumhydroxyd und Natriumcarbonat enthält, im Kocher in die Schnitzel geleitet und der Aufschluss wird bei bestimmter Temperatur, oberhalb von 100 C, und entsprechenden Drucken in üblicher Weise während einer gewissen Zeit ausgeführt, wobei jedoch im Gegenstromprinzip gearbeitet wird. Die aus dem Aufschluss ausfliessende
EMI4.1
Holzbestandteilen und noch Alkalien.
Die Erfindung wird nun auch an Hand der Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Fig. l und 2 sind Strömungsdiagramme, die sich auf verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen, wobei manche Einzelheiten, wie Pumpen, Ventile, Messinstrumente, Registriergeräte weggelassen sind. Fig. 3 zeigt zum Vergleich ein verwandtes Verfahren.
In Fig. l ist ein Kocher --1-- ersichtlich, der aus einem einzigen oder aus mehreren Gefässen besteht und mit Holzschnitzeln oder andern zu behandelnden cellulosehaltigen Materialien kontinuierlich beladen wird. Ein bevorzugter Kocher ist jener von Kamyr, bei dem in einem Gefäss die Vorhydrolyse, der Kraftaufschluss und das kontinuierliche Waschen erfolgt.
Die Schnitzel werden bei erhöhten Temperaturen und Drucken im oberen Teil-2-des Kochers, der Vorhydrolyse-Zone, vorhydrolysiert. Am unteren Ende dieser Zone--2--werden die Schnitzel mit der nach nach oben strömenden, von der Kraftaufschlusszone-3--kommenden Schwarzlauge in Berührung gebracht. Die verbrauchte Schwarzlauge und das während der Vorhydrolyse gebildete Hydrolysat werden schliesslich gemeinsam durch Filter --4-- abgeführt und der vereinigte Strom wird auf bekannte Weise zur Wiedergewinnung von Wärme und zur Aufbereitung der Chemikalien zum erneuten Gebrauch behandelt. Die in Der Kraftaufschlusszone--3-nach unten strömenden Schnitzel treffen auf immer konzentriertere alkalische Lauge, die im Kocher nach oben strömt.
Diese Lauge wird auf die erwünschte Aufschlusstemperatur gebracht, indem sie am Boden der Aufschlusszone bzw. am oberen Ende der Einwaschzone aus dem Kocher in einen Wärmeaustauscher - --6-- übergeführt und dann erneut in den Kocher eingeleitet wird. Die erwähnten Zonen sind Zonen innerhalb des hydraulischen Systems des Kochers und werden voneinander durch Unterschiede in der Temperatur und der Alkalikonzentration unterschieden.
Wenn die Schnitzel weiter unten in die Einwaschzone --5-- gelangen, dann wird Schwarzlauge, die während des Aufschliessen entstanden ist, aus ihnen ausgewaschen und durch starke alkalische Lauge verdrängt, die am Boden des Kochers--7--zugegeben wird. Da die starke Lauge in die Schnitzel eingewaschen wird, wird diese unterste Zone des Kochers Einwaschzone genannt. Ein Teil der starken Lauge strömt im Kocher nach oben, verdrängt Schwarzlauge aus den Schnitzeln und besorgt nach dem Erhitzen den Aufschluss der Schnitzel, wobei weiterer Brei und weitere Schwarzlauge entstehen. Ein anderer Teil der starken Lauge wird am Boden --8-- des Kochers mit den Schnitzeln weggeführt oder ausgeblasen. Bei diesem Ausstoss oder Ausblasen werden die Schnitzel in einzelne Fasern, den Brei, aufgelöst.
Der Brei wird dann zu einem Einlaugbottich--9--geleitet, in dem er mit frischer alkalischer Flüssigkeit (Weisslauge) eingelaugt wird, die er in der Einwaschstufe aufgenommen hat. Zusätzliche aufbereitete weisse oder alkalische Flüssigkeit --10-- kann dem Brei beim Eintritt in den Einlaugbottich ebenfalls zugegeben werden.
Beim Auswaschschritt wird die frische alkalische Flüssigkeit Weisslauge) mit Hilfe von Wascliholländern die aus bekannten Saugtrommeln bestehen können, ausgewaschen und durch Wasser --12-- ersetzt und die Hemicellulosen und andern Verunreinigungen --7-- werden im Rückstrom mit der verbrauchten Weisslauge zur Einwaschzone am Boden des Kochers zurück. geführt.
Diese Hemicellulosen und andern Verunreinigungen gelangen schliesslich mit der Schwarzlauge --4-- aus dem System und werden zum Zweck der Wärmerückgewinnung verbrannt. Der gewaschene Brei ist dann fertig zum Bleichen--13--.
Die in Fig. 2 gezeigte Verfahrensweise weicht nicht wesentlich von der Verfahrensweise nach Fig. l ab. Hier werden jedoch der Einlaugschritt und der Auswaschschritt anstatt in einem getrennten Einlaugbottich bzw. in getrennten Waschholländern im unteren Teil des Kochers durchgeführt. Wenn die Schnitzel nach unten in die Einwaschzone einströmen, dann wird Schwarzlauge, die in der Aufschlusszone gebildet wird, aus ihnen ausgewaschen und durch stark alkalische Flüssigkeit nach oben in den Kocher verdrängt, die am Boden der Einwaschzone --18-- zugegeben wird. Die Zonen grenzen aneinander an oder gehen ineinander über und jede Zone zeichnet sich durch besondere
EMI4.2
<Desc/Clms Page number 5>
Schnitzel, wobei der Brei und weitere schwarze Flüssigkeit entstehen.
Im unteren Teil der Einwaschzone--18-werden die Schnitzel mit der Weisslauge eingelaugt, die sie beim Einwaschschritt aufgenommen haben. Der alkalischen Flüssigkeit wird zusätzliche Lauge oder Weisslauge --23-- und Hemicellulosen, die am unteren Ende der Auswaschzone aus dem Brei ausgewaschen werden, zugegeben. Diese verstärkte Flüssigkeit --20-- wird in einem Warmeaustauscher--26-abgekuhit und zurück in den Kocher gegeben, wo sie nach oben durch die Einwaschzone strömt.
Beim Auswaschschritt wird die Weisslauge in der Auswaschzone am Boden des Kochers--24-- aus dem Brei ausgewaschen, indem sie mit Wasser --25-- verdrängt wird, und die Hemicellulosen und andere Verunreinigungen werden mit der verbrauchten weissen Flüssigkeit zum Abkühlen durch den Wärmeaustauscher rezirkuliert und dann am nächsthöheren Niveau in die Einwaschzone des Kochers gegeben. Die einzelnen Zonen grenzen aneinander an bzw. gehen ineinander über und jede Zone zeichnet sich durch besondere Temperaturen und Alkalikonzentrationen aus. Die Hemicellulosen und andern Verunreinigungen strömen schliesslich mit der Schwarzlauge --17-- aus dem System aus und werden zur Wärmerückgewinnung verbrannt.
Zum vollständigen Waschen des Breies können an die Auswaschzone auch zwei oder mehrere übliche Saugtrommel-Waschholländer angeschlossen werden.
Die mit den üblichen Wäschern ausgewaschene Flüssigkeit kann als Waschwasser--25--am Boden des Kochers verwendet werden. Der gewaschene Brei ist dann fertig zum Bleichen.
Die Fig. 3 zeigt ein Vergleichsbeispiel eines Prozesses, der in einem schubweise oder kontinuierlich betriebenen Kocher durchgeführt wird. Holzschnitzel oder anderes zu behandelndes Cellulosematerial werden in einen Kocher--121--gegeben. Beim schubweisen Arbeiten wird Dampf-122-zugegeben und die Schnitzel werden bei erhöhten Temperaturen und Drucken vorhydrolysiert. Nach Beendigung der Vorhydrolyse wird das gebildete Hydrolysat bei --123-- abgezogen.
Beim nachfolgenden Kraftaufschluss (Fig. 3) wird Weisslauge und manchmal auch zusätzlich eine abgeschwächte Schwarzlauge bei--124--den vorhydrolysierten Schnitzeln zugegeben. Bei--122-wird Dampf eingeleitet und die Schnitzel werden bei erhöhten Temperaturen und Drucken aufgeschlossen. Nach Beendigung des Aufschlusses werden die Schnitzel vom Kocher abgezogen oder aus ihm ausgeblasen und in einen Bottich --125-- gegeben. Beim Ausblasen werden die Schnitzel in einzelne Fasern bzw. der Brei zerteilt.
Beim Einwaschen wird die im Brei enthaltene schwach alkalische Schwarzlauge mit Waschholländern--126--, z. B. üblichen Saugtrommeln, ausgewaschen, indem sie mit stark alkalischer Weisslauge --127-- ausgetrieben wird, die im wesentlichen die gleiche wie die Weisslauge--124-- für den Aufschluss der Schnitzel ist. Die verdrängte schwach alkalische Schwarzlauge-128-wird auf übliche Weise zur Wiedergewinnung der Wärme und der Chemikalien zu deren erneutem Gebrauch bearbeitet.
Der Brei wird dann in einen Einlaugbottich--129-ûberführt, in dem er mit der Weisslauge, die er beim Einwaschen aufgenommen hat, eingelaugt wird. Zusätzlich kann bei--130--aufbereitete Lauge oder Weisslauge zugegeben werden, wenn der Brei in den Einlaugbottich eintritt.
Beim Auswaschen während des Verfahrens nach Fig. 3 wird die alkalische Weisslauge mit Hilfe von Waschholländern --131--, z. B. normalcn SaugtromrneIn, aus dem Brei ausgewaschen, indem sie durch Wasser --132-- verdrängt wird, und die Hemicellulosen und andern Verunreinigungen werden mit der verbrauchten Weisslauge teils zum Kocher und teils zurück durch die Einwaschstufe rezirkuliert.
Das Verfahren nach den Fig. 1 und 2 bewirkt gegenüber dem Verfahren nach Fig. 3 einen wesentlichen Fortschritt. Es wird mindestens ein Satz von Waschholländern eingespart, die alkalische Flüssigkeit wird besser ausgenutzt und die Reinheit des Breies wird verbessert, da die Schnitzel beim Aufschliessen mit zunehmend stärkerer alkalischer Flüssigkeit in Berührung gebracht werden. Bei der Verfahrensweise nach Fig. 2 können ausserdem der Einlaugbottich und einige weitere WaschholI1inder wegfallen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind im folgenden zwei Beispiele angegeben.
Beispiel 1 : Unter Anwendung der Verfahrensweise nach Fig. l werden Gummibaumschnitzel in einem kontinuierlich betriebenen Kocher 60 min lang bei einem Druck von 7, 35 kg/cm2
EMI5.1
7 Cströmt. Die Schwarzlauge und das während der Hydrolyse gebildete Hydrolysat werden durch die Filter - -4-- abgezogen, und die Wärme sowie die Chemikalien werden auf bekannte Weise aus der Mischflüssigkeit wiedergewonnen.
<Desc/Clms Page number 6>
Die Schnitzel brauchen zum Durchströmen der Kraftaufschlusszone, die auf einer Temperatur von etwa 166,2C gehalten wird, etwa 2 h. Beim Herabströmen im Kocher werden Bestandteile, die nicht aus Cellulose bestehen, durch die zunehmend stärkere alkalische Aufschlussflüssigkeit umgesetzt bzw. verdrängt, die ihre maximale Konzentration am unteren Ende der Aufschlusszone mit etwa 60 g aktivem Soda (Na20)/l erreicht. Die Temperatur wird dadurch gesteuert, dass relativ kalte alkalische Flüssigkeit am oberen Ende der Einwaschzone abgezogen, erhitzt und wieder in den Kocher eingeführt wird.
Am Boden des Kochers wird starke alkalische Weisslauge zugegeben, deren Sodakonzentration einer scheinbaren NaOH-Konzentration von etwa 110 g/l entspricht und die sich auf einer Temperatur von etwa 48, 9 C befindet. Ein Teil dieser Flüssigkeit strömt im Kocher nach oben und verdrängt die schwächere schwarze Flüssigkeit. Ihre Temperatur nimmt stetig zu. Am oberen Ende der Einwaschzone schliesslich wird sie abgezogen und auf die Aufschlusstemperatur von etwa 166, 2 C gebracht.
Der andere Teil dieser stark alkalischen Weisslauge wird mit dem Brei aus dem Kocher ausgestossen. Aufbereitete Weisslauge wird bei --10-- in einer Menge von 524, 1 kg an aktiver Soda
EMI6.1
eingestellt wird, dass der Brei 1 h lang bei einer Temperatur von 48, 9 C gehalten wird. Die Volumina und Konzentrationen im Bottich --9-- werden derart eingestellt, dass der Brei eine Konsistenz von etwa 3% besitzt und die Sodakonzentration als scheinbares NaOH 120 g/l beträgt.
EMI6.2
--9-- wirdWaschholländer --11-- geleitet.
Beispiel 2 : Unter Anwendung der Verfahrensweise nach Fig. 2 werden Gummibaum-
EMI6.3
Am unteren Ende der Vorhydrolysezone werden die Schnitzel mit schwach alkalischer Schwarzlauge in Berührung gebracht, die im Gegenstrom zu den Schnitzeln im Kocher nach oben strömt. Diese Schwarzlauge und das während der Vorhydrolyse entstandene Hydrolysat werden durch Filter --17-- abgezogen, und auf bekannte Weise werden Wärme und Chemikalien aus der Mischflüssigkeit wiedergewonnen.
Die Schnitzel brauchen etwa 2 h, um durch die auf etwa 166, 2 C gehaltene Kraftaufschlusszone zu strömen. Beim Strömen der Schnitzel durch die Kocher werden die nicht celluloseartigen
EMI6.4
maximale Konzentration. Die Temperatur wird durch Abziehen relativ kalter Lauge aus dem oberen Teil der Einwaschzone durch Erhitzen derselben und durch erneutes Einleiten derselben in den Kocher gesteuert.
Am Boden der Einwaschzone werden die Schnitzel mit der Waschflüssigkeit in Berührung gebracht, die im Gegenstrom zu den Schnitzeln im Kocher nach oben strömt. Die Waschflüssigkeit enthält Alkali, das in der Auswaschzone aus den Schnitzeln ausgewaschen wird. Die Temperatur wird auf 48, 9 C eingestellt, indem vom oberen Teil der Auswaschzone die Waschflüssigkeit abgenommen, abgekühlt und erneut in den Kocher --20-- eingeleitet wird. Bei-23-wird aufbereitete Weisslauge in einer Menge von 524, 1 kg aktiver Soda/t des lufttrockenen fertigen Breies bei 0. 11 kg aktiver Soda (Na20)/l Weisslauge in einem Volumen von 5121, 11/t des lufttrockenen Breies eingeleitet.
Wenn diese verstärkte und abgekühlte Flüssigkeit erneut in den Kocher gegeben wird, dann erreicht die Sodakonzentration in den Schnitzeln etwa 120 g/1 an scheinbarem NaOH, während die Temperatur etwa 48, 9OC beträgt. Diese Flüssigkeit strömt im Kocher nach oben und verdrängt die schwächere Schwarzlauge. Ihre Temperatur nimmt schrittweise zu. Die Flüssigkeit wird dann am oberen Ende der Einwaschzone abgezogen, auf die volle Aufschlusstemperatur von etwa 166, 2 C gebracht und in gleicher Höhe erneut in den Kocher eingeleitet.
Anstatt wie im Beispiel 1 und in Fig. 1 einen getrennten Einlaugbottich zu verwenden, wird hier im unteren Teil der Einwaschzone des Kochers eine ausreichende Stehzeit zum Einlaugen bei einer Temperatur von etwa 48, 9OC und einer Sodakonzentration von 120 g/1 an scheinbarem NaOH vorgesehen.
Am Boden des Kochers --25-- wird Wasser zugegeben. Ein Teil davon strömt im Kocher nach oben und verdrängt die stark alkalische Flüssigkeit und die Hemicellulosen. Der restliche Teil wird mit dem Brei vom Kocher bei --21-- abgegeben.
Durch Erhöhung der Vorhydrolysedauer nimmt zwar der Anteil an beständigen Pentosanen
<Desc/Clms Page number 7>
(Hemicellulosen) im Brei, doch gleichzeitig auch die Gesamtausbeute des erfindungsgemäss behandelten Breies ab, da wahrscheinlich ein hydrolytischer Abbau der Cellulose stattfindet. Da die Kunstseidenfestigkeit durch zu lange Vorhydrolysendauer ebenfalls abnehmen kann, sollte die Vorhydrolysedauer mit Rücksicht auf die erwünschten Ergebnisse, d. h. optimale Verringerung des Pentosangehaltes einerseits und hydrolytischen Abbau und verringerte Ausbeute anderseits, eingestellt werden. Dabei hängt die Dauer der Vorhydrolyse natürlich von der Art und den Eigenschaften der behandelten Schnitzel ab.
Bei der Nachbehandlung nach dem Beispiel 1 und der Fig. 1 werden in jeder Waschstufe Volumina des Waschwassers und Volumina der Verdrängung verwendet, die dem 1, 1- bis 1, 5-fachen Volumen der Flüssigkeit entsprechen, die im Brei bei einer Konsistenz von 12% verbleibt. Dies kann beim Betrieb der Anlage eingestellt werden und sollte so gewählt sein, dass die Sodaverluste und die Anforderungen an die Aufbereitung so gering wie möglich sind. Wenn das Volumen der Verdrängung zu gross ist, dann ist die den Verdampfern zugeführte Menge an Soda und die zum Aufbereiten erforderliche Menge an frischer Weisslauge grösser als notwendig, da ein überschuss an Weisslauge die zum Verdrängen der Schwarzlauge in der Einwaschstufe benötigt wird, oben als ausfliessende Flüssigkeit zur Aufbereitungsanlage --4-- abgeführt werden muss.
Wenn das Volumen der Verdrängung zu klein ist, dann können die Sodaverluste im Brei übermässig gross werden, weil es nicht vollständig verdrängt und in der Auswaschstufe wiedergewonnen wird.
Bei der Behandlung im Einlaugbottich--9--wird eine Konzentration von 120 g/l an scheinbarem NaOH bei 48, 9OC für etwa 1 h bevorzugt, doch kann die Einlaugzeit zwischen 5 und 120 min schwanken. Die Einlaugtemperaturen können zwischen 12, 1 und 82, 2 C liegen.
Bei höheren Temperaturen sind höhere Konzentrationen der Einlaugflüssigkeit notwendig, die zwischen 50 und 150 g/l an scheinbarem NaOH betragen können. Schliesslich sollte die Konsistenz des Breies während des Einlaugschrittes zwischen 1 und 6% und vorzugsweise bei 3% liegen. Alle genannten Grössen sind jedoch nicht kritisch. Beim Einlaugen nach der in Fig. 2 beschriebenen Verfahrensweise liegt die Betriebskonsistenz bei 16%.
Ein stark wässeriges Ätzmittel (25Gew.-% NaOH) kann zur Stärkung der Weisslauge verwendet werden, die zum Nachbehandeln dient und ist auch ein Mittel zum schnellen Steuern der Alkalikonzentration während des Einlaugens, wenn Störungen auftreten. Das starke Ätzmittel kann eine Konzentration von 10 bis 75 Gew.-% NaOH aufweisen.
Die beim Einlaugen verwendeten Temperaturen und Konzentrationen hängen von verschiedenen Grössen ab, beispielsweise von der maximalen in der frischen Weisslauge nützlichen Konzentration der maximal zulässigen Konzentration in der regenerierten Aufschlussflüssigkeit, der minimal möglichen Temperatur beim Einlaugen und der Wirksamkeit der Verdrängung auf den Waschholländern. Im allgemeinen wird ein Cellulosegehalt von 98, 5% (gebleicht) erzielt, wenn nur die Konzentrationen in g/l an scheinbarem NaOH und die Temperaturen, umgerechnet in F, numerisch etwa gleich sind, d. h. z. B.
120 g/l bei einem umgerechneten Temperaturwert von 120 F.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelten Breie bleichen ausserdem zu einer grösseren Helligkeit als die üblichen Breie.
Ein weiterer Unterschied ist der, dass sich beim erfindungsgemässen Verfahren die Permanganatzahl des Breies beständig erniedrigt, d. h. der Brei bleicht leichter und die Anforderungen an die Bleichmittel, insbesondere Chlor, werden geringer. Zusammen mit der vergrösserten Gesamtausbeute, die aus dem eingesetzten Holz erzielt wird, gleichen diese Vorteile die Kosten für die notwendige Aufbereitung der Alkalien (Soda) mehr als aus.
Wegen der geringeren Anforderungen beim anschliessenden Bleichen können die nachbehandelten Cellulosebreie bei gleichzeitiger merklicher Verbesserung der Kunstseidenfestigkeit und des Kunstseidenermüdungswiderstandes in wirtschaftlicher Weise bis zu einer hohen Helligkeit und Sauberkeit gebleicht werden, indem der Chlorierungsschritt und die anschliessende Ätzmittelcxtraktion weggelassen werden und ein Minimum an Hypochlorit verwendet wird und stattdessen eine oder mehrere Behandlungsstufen mit Chlordioxyd zur Reinigung des Breies angeschlossen werden.
Durch ein solches Bleichverfahren kann die Qualität nicht nachbehandelter löslicher Breie zwar ebenfalls verbessert werden, doch können wegen der erhöhten Anforderungen an die Bleichmittel im Vergleich zur Bearbeitung nachbehandelter Breie die Kosten übermässig hoch sein und der Brei wird auch nicht auf die gleiche Helligkeit und Sauberkeit gebleicht.
Bei einem Ausführungsbeispiel hiefür wird der nachbehandelte Brei bei einem pH-Wert von 3, 1 und einer Konsistenz von 3% 40 min lang einer Säurebehandlung unterzogen. Der Brei wird dann auf einer Saugtrommel gewaschen und mit Lauge neutralisiert.
<Desc/Clms Page number 8>
Der Brei wird anschliessend mit etwa 0, 4% Chlordioxyd, bezogen auf den Brei, bei einer Konsistenz von 10, oleo und einer Temperatur von etwa 65, 6 C 190 min lang gebleicht und anschliessend gewaschen.
Es folgt eine etwa 70 min dauernde Extraktion des Breies mit etwa 0, 2% Natriumhydroxyd, bezogen auf den Brei, bei einer Konsistenz von etwa 10, 0% und einer Temperatur von 82, 2 C worauf der Brei gewaschen wird.
Als nächster Schritt folgt eine 190 min dauernde Bleiche mit etwa 0, 1% Chlordioxyd, bezogen auf den Brei, bei einer Konsistenz von 10, 0% und bei einer Temperatur von 71, 1 C, worauf der Brei gewaschen wird.
Schliesslich folgen im Bedarfsfall noch Hypochloritstufen, um die endgültige Viskosität zu steuern, worauf der Brei mit Schwefeldioxyd 45 min lang bei 48, 9 C und einer Konsistenz von 6, 5% auf einen PH-Wert von 2, 9 gebracht wird. Der gebleichte Brei wird schliesslich gewaschen und ist zur Weiterverarbeitung fertig.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Cellulosebreies, bei dem cellulosehaltiges Rohmaterial
EMI8.1
und Auswaschzone geführt wird, wobei während der Behandlung des eingelaugten Breies mit Wasser in der Auswaschzone alkalische Flüssigkeit aus dem eingelaugten Brei entfernt bzw. verdrängt wird, dass diese entfernte alkalische Flüssigkeit am Fusse der Einwaschzone eingeführt und in der Einwaschzone zur Entfernung von verbrauchter Kochflüssigkeit aus dem aufgeschlossenen Cellulosebrei eingesetzt wird und dass gegebenenfalls, vorzugsweise während des Einlaugens, der alkalischen Flüssigkeit aufbereitete alkalische Flüssigkeit zugesetzt wird.
EMI8.2