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Verfahren zur Behandlung von vegetabilischen Stoffen.
Es ist von der Erfinderin bereits vorgeschlagen worden, durch Kochen von vegetabilischen Stoffen unter Druck mit starken Alkalien, wie z. B. Natronlauge, die vegetabilischen Stoffe vollständig zu zersetzen und durch trockene Destillation des trockenen Rückstandes der erhaltenen Lösung Alkohole, Aldehyde, Ketone, Kohlenwasserstoffe und Stickstoffverbindungen herzustellen. Dieses Verfahren, bei dem fertige Lauge zugesetzt wird, hat sich aber als zu teuer herausgestellt, sowohl in Bezug auf den Betrieb, als auch auf die Anlagekosten der notwendigen Apparate.
Vorliegende Erfindung betrifft nun ein verbessertes Verfahren, welches den Arbeitsprozess bedeutend vereinfacht, indem, im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren, nach
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der Lauge bestimmt sind, in fester Form in den Kocher kommen, wo sich die Lauge im Verlaufe des Kochprozesses bildet. Man hat es dabei, wie später noch eingehender beschrieben, in der Hand, die Schnelligkeit der Lösung des Alkalikarbonates zu regeln, was für die Ausbeute, insbesondere an Azeton und Holzgeist, von grosser Bedeutung ist.
Das Verfahren besteht in der Hauptsache darin, dass zur Behandlung von vegetabilischen Stoffen durch Kochen derselben unter Druck mit starken Basen, wie Calciumhydroxyd und Ätzalkalien, zwecks Herstellung einer Lauge, die bei trockener Destillation wertvolle Produkte gibt, die aus Calcium-und Alkalihydroxyd bestehende Kochlauge im Kocher selbst, im Gegensatz zu den früheren Verfahren, in der Weise bereitet wird, dass man Calciumhydroxyd, am besten in der Form von Calciumoxyd, welches in dem zugesetzten Was. er des Kochers zu Calciumhydroxyd gelöscht wird, Kalium-oder Natriumkarbonat, am besten in der Form von regeneriertem Karbonat, in fester Form und Wasser in den Kocher einfüh. t und die vegetabilischen Stoffe mit dieser sich im Kocher allmählich bildenden Kochlauge während so langer Zeit kocht, bis sie vollständig aufgelöst sind.
Bei diesem Kochen erhält man teils flüchtige, organische Stoffe, im besonderen Ammoniak und andere Stickstoffverbindungen, sowie Holzgeist, welche Stoffe während oder nach dem Kochen durch Ablassen der Gase aus dem Kocher und durch Kondensation der abgelassenen Gase gewonnen werden, teils eine Lösung, aus welcher sich fette und harzige Stoffe in der Form von Alkalisalzen unmittelbar abscheiden und welche ausserdem organische Salze enthält, die, wenn sie mit Zusatz von weiteren Mengen von starken Basen, z. B.
Calciumhydrat, in Anwesenheit von Wasserdampf trocken destilliert wild, Alkohole, Aldehyde,
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beim Kochen gebildeten, flüchtigen Stoffe sowie die ausgeschiedenen Alkalisalze der Fettund Harzsäuren abgeschieden und gewonnen worden sind, wird die zurückbleibende Lösung, am besten nach vorhergehender Abfiltrierung, von der im Kocher gebildeten Fällung und nach Zusatz einer neuen Menge Calciumhydrat bis zur Trockenheit eingedickt und in'Anwesenheit von zweckmässig überhitztem Wasserdampf trocken destilliert. Hierbei bildet sich ein Destillat, welches nach geeigneter Kühlung ausser aus Wasser noch aus brennbaren Gasen von hohem Brennwert, niedrigen Aldehyden, Azeton, Holzgeist, gewöhnlichem Alkohol, Ammoniak und Aminen sowie Ölen, bestehend aus höheren Alkoholen, Aldehyden, Ketonen, Koh'enwasserstoffen und Stickstoffverbindungen, besteht..
Ausserdem erhält man einen Trocken-
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destillationsrückstand, bestehend aus Kohle und Karbonaten der beim Kochen und bei der trockenen Destillation verwendeten starken Basen. Die Kohle wird hierbei am besten in der Weise verwendet, dass sie unmittelbar vorsichtig verbrannt wird. Der Trockendestillations- rückstand, entweder mit der darin vorhandenen Kohle oder nach Verbrennen derselben, wird unmittelbr als Alkalikarbonat für das nächstfolgende Kochen von vegetabilischen Stoffen verwendet oder es wird das Alkalikarbonat aus dem Destillationsrückstand mit Wasser (Waschwasser) herausgelöst und die so erhaltene Alkalikarbonatlösung zum neuen Kochen von vegetabilischen Stoffen verwendet. Die erstgenannte Weise ist aber aus den weiter unten angegebenen Gründen vorzuziehen.
Das vorliegende Verfahren wird in der Weise ausgeführt, dass die vegetabilischen Stoffe gleichzeitig mit Calciumoxyd, Natrium-oder Kaliumkarbonat in fester Form in den Kocher eingeführt werden, worauf die erforderliche Menge Wasser zugesetzt wird. Darauf kocht man unter Druck während etwa 4 Stunden, am besten mit direktem Dampf.
Beim Kochen bildet sich bekanntlich aus dem Natrium-oder Kaliumkarbonat durch Einwirkung des Calciumoxyds bzw. des durch Löschen desselben gebildeten Calciumhydroxyds, Natrium-oder Kaliumhydroxyd, welches die vegetabilischen Stoffe auflöst. Nach beendeter Kochung und nachdem sowohl die flüchtigen Stoffe als auch die fettund harzsauren Alkalien ausgeschieden worden sind, wird das ungelöste Calcium karbonat mit darin gegebenenfalls vorhandener Kohle abfiltriert, worauf die zurückbleibende Lösung bis zur Trockenheit eingedickt und mit oder ohne Zusatz von weiteren Mengen starker Basen, z. B. Calciumhydroxyd, trocken destilliert wird.
Nach der trockenen Destillation, bei welcher das Destillat in bekannter Weise gewonnen wird, wird der erhaltene Destillationrückstand, gegebenenfalls in der früher angegebenen Weise, von Kohle befreit und unmittelbar oder nach geeigneter Zerkleinerung als Alkalikarbonat zum Kochen von neuen Mengen von vegetabilischen Stoffen verwendet, da der etwaige Gehalt desselben an Calciumkarbonat hierbei keinen schädlichen Einfluss hat.
Da bei diesem Verfahren das Alkalikarbonat in der Form, wie es, wie früher beschrieben, im Betriebe aus dem trockenen Destillationsrückstand erhalten wird, in den Kocher mit verschiedener Korngrösse eingeführt werden kann, so hat man es in der Hand, die Geschwindigkeit zu bestimmen, mit welcher das'Alkalikarbonat beim Kochen gelöst wird. Dies ist von wesentlicher Bedeutung, und zwar besonders aus dem Grunde, dass die meisten vegetabilischen Stoffe bei der trockenen Destillation eine grössere Ausbeute insbesondere an Azeton und Holzgeist'geben, wenn man während des ersten Teiles des Kochens eine verdünnte Lauge verwendet, was gerade durch die mehr oder weniger langsame Auflösung des verwendeten Alkalikarbonates erzielt wird.
Als Rohmaterial für das vorliegende Verfahren können vegetabilische Stoffe jeder Art verwendet werden, z. B. Sägemehl, Waldabfälle jeder Art, sowohl von Nadel-als von Laubbäumen, Kieferstümpfe, die trotz ihiem hohen Gehalt an Harz nach diesem Verfahren behandelt werden können, Buchenholz, welches infolge seines hohen Gehaltes an Stickstoff-, Metoxyl-und Kaliumverbindungen besonders verwendbar ist. Ferner stellen auch Moose ein geeignetes Rohmaterial dar, jedoch sollen dieselben nicht vermodert sein.
Das Rohmate. ial wird in Stücke geeigneter Grösse zerkleinert, wie z. B. bei der gewöhnlichen Zelluloseherstellung. Als Kocher können feststehende Kocher aus Eisen verwendet werden, besser ist es aber, rotierende Kocher zu verwenden, um eine gute Mischung der Masse während des Kochens zu erzielen. Beim Kochen soll, wenigstens gegen on Schluss' der Kochungszeit, eine Temperatur von 175 bis 180"angewendet werden. Am bebten ist dabei, zunächst bei einer Temperatur von 140 bis 1500 zou kochen und dann die Temperatur auf den oben erwähnten Wärmegrad zu steigern.
Im allgemeinen wird man bei vorliegendem Verfahren am besten Natriumkarbont
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mehr Kaliumkarbonat gewonnen werden kann als bei der Fabrikation verbraucht wird, ist es zweckmässiger, das teuerere Kaliumkarbonat zu verwenden. Bei de, Verwendung von Natriumkarbonat wird eine so grosse Menge zugesetzt, dass auf 1000 kg vegetabilische Trockensubstanz 600 bis 800 kg Na, 0 kommen. Die Calciumoxydmenge wird äquivalent mit der verwendeten Menge Na20 oder etwas kleiner gewählt, so dass nach beendeter Kochung in dem Niederschlag von Calciumkarbonat kein Calciumhydroxyd vorhanden ist.
Werden die Mengenverhältnisse in der letzt. angegebenen Weise gewählt, so erhält man im Kocher eine Calciumkarbonatfällung, welche sehr grobkörnig ist und mittels Zentrifuge oder Nutsche von der Lösung leicht getrennt werden kann. Nachdem das Kochen beendet worden ist, wird der Inhalt des Kochers, und zwar insbesondere, wenn das Rohmaterial Harz-oder Fettstoffe enthalten hat, in ein offenes Gefäss übergeführt, in welchem diese Stoffe in der Form von Alkalisalze abgeschäumt werden können.
Die von harz-und fettsauren Salzen befreite Lösung wird für die trockene Destillation verwendet, während die Waschflüssigkeiten von der obgenannten
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Kochen wird zweckmässig so gross gewählt, dass die erhaltene Lauge nach dem Kochen ein spezifisches Gewicht von ru bis 1*4 aufweist.
Die Lösung, welche für die trockene Destillation verwendet werden soll, kann, z. B. in einem Vakuumapparat, weiter konzentriert werden. Vor oder nach dieser Konzentration wird die Lauge mit der zur trockenen Destillation geeigneten Menge Calciumhydroxyd versetzt, welches durch Löschen von Calciumoxyd mit Wasser zu-dicker Kalkmilch erhalten wird. Die Calciumhydroxydmenge wird hiebei zweckmässig so gewählt, dass auf 10001, kg vlgetabilische Trockensubstanz 200 bis 400 kg Ca 0 in der Form von Hydroxyd kommen.
Die konzentrierte Lauge, welche im warmen Zustande träge fliesst, kann unmittelbar auf Bleche in Schichten von etwa 4 cm Stärke ausgebreitet und in einem gewöhnlichen Holzkohlungsofen trocken destilliert werden, in welchen diese Bleche auf Wagen eingeführt werden und in
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ausgeführt wird. Die Destillationsgase werden am besten durch den Ofen in entgegengesetzte Richtung zu den Verbrennungsgasen geleitet, welche zur Erhitzung des Ofens dienen, und das Destillat wird also aus dem heissesten Teile des Ofens abgeführt-Eine zweckdienlichere Arbeitsweise, als die Lauge umittelbar aufs Blech auszubreiten, besteht aber darin, die Lauge vollständig oder annähernd vollständig einzudampfen, z.
B. in einem mit warmer Luft auf eine Temperatur von etwa 200 unmittelbar erhitzten, rotierenden Trockenofen, so dass die Lauge Pulver oder kleinere Stücke bildet, worauf die so erhaltene Masse trocken destilliert wird, z. B., wie oben erwähnt, auf Blechen in einem Holzkohlungsofen. Diese Bleche können dann durchlocht sein oder durch Gitter ersetzt und so angeordnet werden, dass die Masse zwischen denselben in senkrechten Schichten zu liegen kommt. Durch die Durchlochung wird eine bessere Zirkulation der Gase in dem Ofen erzielt, wodurch es möglich wird, die Masse in stärkeren Schichten als etwa 4 cm trocken zu destillieren.
Da eine auf diese Weise stark eingetrocknete Masse bei der trockenen Destillation nicht schmilzt und nicht einmal sintert, so kann dieselbe auch in einem von aussen erhitzten Schneckengang ununterbrochen trocken destilliert werden.
Das Destillat der trockenen Destillation wird in bekannter Weise gewonnen und verwertet. Dem Trockendestillationsrückstand, der gewöhnlich aus Soda, Calciumkarbonat und Kohle besteht und mit einer Temperatur von etwa 4000 aus dem Ofen herauskommt, wird zweckmässig Luft zugeführt, so dass die Kohle bei. so niedrer Temperatur verbrannt wird, dass die Masse nicht sinte : t oder schmilzt. Es ist jedoch vorteilhaft, bei dieser Verbrennung eine so hohe Temperatur einzuhalten, dass eine möglichst grosse Menge Calciumkarbonat in Oxyd übergeführt wird. Erfolgt die trockene Destillation auf Wagen in einem Holzkohlungsofen, so können die Wagen nach dem Herausnehmen aus diesem Ofen in einen anderen, unten offenen Ofen so eingeführt werden, dass die Wagemäder in der freien Luft stehen.
Die Luft wird dann von unten und an einem Ende des Ofens eingeführt, während die Verbrennungsgase am anderen Ende des Ofens abgeleitet und dann zu Heizzwecken verwendet werden. Dieser Ofen kann zweckmässig oberhalb der Wagen von Rohren durchzogen sein, die zur Herstellung von Heissluft für den Trockenofen dienen.