Verfahren zur Gewinnung von Lignin aus Schwarzlaugen Gegenstand des Patentes ist ein Verfahren zur Gewinnung von Lignin aus Schwarzlau gen durch kontinuierliche Ausfällung mittels Kohlendioxyds unter Druck bei erhöhter Tem peratur, wobei die in der Lauge enthaltenen Natriumverbindungen in einer für den Holz aufschluss verwendbaren Form wiedergewon nen werden können.
Die Ausfällung von Lignin aus den alkali- sehen Ablaugen der Sulfatzellstoff-Fabrika- t.ion, den sogenannten Schwarzlaugen, durch Einleiten von Kohlendioxyd unter normalem Druck und bei gewöhnlicher oder erhöhter Temperatur ist bekannt.
Aus den Unter suchungen von Holmberg und Wintzell, Ber.54, 2417 (1921), geht hervor, dass man (las Lignin aus Schwarzlauge durch Zusatz von Mineral- oder organischen Säuren prak tisch quantitativ abscheiden kann, dass da gegen die Ausfällung durch Einleiten von Kohlendioxyd unvollständig bleibt. Ein wei terer Nachteil ist die schlechte Filtrierbarkeit des ausgeschiedenen Lignins infolge seiner fei nen Verteilung, die sich auch durch Erwär men der Lauge während des Einleitens auf 75 nicht genügend verbessern lässt.
Durch Zusatz von Kochsalz kann, wie die genannten Verfasser berichten, das Lignin in grobkör nige Form übergeführt werden. Die Gegen wart von Kochsalz in der vom- Lignin befrei ten Lauge würde sich aber bei der Wieder gewinnung der ursprünglichen Natriumsalze der Lauge störend auswirken und ist daher höchst unerwünscht.
Im USA-Patent Nr.1303176 ist ein Ver- Eahren zur Gewinnung von Lignin durch Druckerhitzung von Sulfitablaugen und Schwarzlaugen beschrieben, wobei durch nach trägliches Einleiten von Kohlendioxyd unter einem Druck von etwa 50 pounds/square roch die Abscheidung des Lignins vervollständigt wird. Diese Behandlung erfolgt diskontinuier lich in Druckgefässen unter Rühren.
Demgegenüber bezieht sich das vorliegende Verfahren auf eine kontinuierliche Behand lung der Schwarzlauge.
1,s wurde gefunden, dass sieh das Lignin der Schwarzlaugen praktisch vollständig und in gut abtrennbarer Form gewinnen lässt, wenn das Lignin- bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise 100-120 , mit Kohlendioxyd unter Druck, vorzugsweise 20 Atm., konti nuierlich ausgefällt wird.
Dabei wird die Kar- bonisierung der Schwarzlauge in zwei Stufen durchgeführt, derart, da.ss in der ersten Stufe die Lauge zunächst bei gewöhnlicher Tempera tur kontinuierlich mit Kohlendioxyd unter Druck gesättigt und in der unmittelbar an schliessenden zweiten Stufe unter dem glei chen Druck kontinuierlich erhitzt wird. Fer ner erfolgt die Karbonisierung zweckmässig unter Flüssigkeitsumlauf in der Weise, dass man die umzusetzende frische Schwarzlauge der im Kreislauf befindlichen, bereits karboni sierten Lauge kontinuierlich zuführt.
Unter diesen Bedingungen scheidet sich das Lignin praktisch vollständig und gut filtrierbar ab.
Das beschriebene Verfahren wird beispiels weise in der Form durchgeführt, dass man die Schwarzlauge im Gleichstrom mit dem gleich zeitig Luster einem Druck von 20 Atm. ein geleiteten Kohlendioxyd von -uzten nach oben durch ein vertikales Rohr strömen lässt, in dessen -unterer Zone die erste Stufe der Kar bonisierung bei gewöhnlicher Temperatur ver läuft, während in der obern beheizten Zone die weitere Umsetzung bei 100-120 stattfin det (zweite Stufe).
Die zusammen mit dem Kohlendioxyd am obern Rohrende austre tende Lauge, die das abgeschiedene Lignin suspendiert. enthält, wird gekühlt, in einem Abscheider aufgefangen und nach Entnahme einer Teilmenge in den Flüssigkeitskreislauf zurückgeführt. Das abziehende Kohlendioxyd gelangt ebenfalls in den Gaskreislauf zurück, wobei durch Zusatz von frischem Kohlen dioxyd der Druck von 20 Atm, aufrechterhal ten wird.
lIan kann die Karbonisierung der Schwarz lauge auch in zwei hintereinandergesehalteten Rohren vornehmen, indem man im ersten Rohr kalt. und im zweiten Rohr heiss karboni siert und im übrigen wie beschrieben verfährt. In analoger Weise kann man ferner auch Lauge Lind Kohlendioxyd in zwei Türmen im Gegenstrom miteinander reagieren lassen. Das in der Schwarzlauge enthaltene Ätznatron wird dureh die Behandlung mit Kohlendioxyd in Carbonat bzw. Bicarbonat übergeführt.
Naeh Abtrennung des ausgefällten Lignins erhält man also eine Na-carbonat- bzw. bicar- bonathaltige Lauge, aus der sich in bekann ter Weise durch Eindicken, Verbrennen und Kaustifizieren das Ätznatron für den Holz- aufschluss wiedergewinnen lässt. <I>Beispiel</I> Durch ein vertikal angeordnetes Reaktions rohr von 2,1.
Liter Inhalt werden stündlich 4,5 Liter Schwarzlauge vom spezifischen Ge wicht<B>1,100</B> und mit einem Ligningehalt von 4,81/a im Kreislauf umgepumpt. Gleichzeitig werden mittels einer Gasumlaufpumpe 12 m-' pro Stunde Kohlendioxyd (gemessen bei Nor maldruck) unter einem Druck von 20 Atm. im Gleichstrom mit der Lauge eingeleitet. Die in der ersten Stufe zunächst kalt gesättigte Lauge durchläuft im obern beheizten Teil des Rohres die zweite Stufe bei 100-120 und wird nach Abkühlung in einem Abscheider aufgefangen.
Hier werden etwa 1,5 Liter pro Stunde carbonisierte Lauge zusammen mit ab geschiedenem Lignin abgezogen und der Rest. nach Hinzufügen von friseher Lauge dem Kreislauf wieder zugeführt. In 80 Stunden werden 1.16 Liter carbonisierte Lauge gewon nen, die das Lignin als braune Suspension enthalten. Die Abtrennung des Lignins ge schieht in bekannter Weise durch Filtrieren oder Zentrifugieren.
Nach dem Auswaschen und Trocknen erhält man 5,8 kg Lignin, ent- sprechend 4,5% der angewandten Schwarz- lauge.
Process for obtaining lignin from black liquor The subject of the patent is a process for obtaining lignin from black liquor by continuous precipitation by means of carbon dioxide under pressure at elevated temperature, whereby the sodium compounds contained in the liquor are recovered in a form that can be used for wood digestion can.
The precipitation of lignin from the alkaline waste liquors of the sulfate pulp manufacture, the so-called black liquors, by introducing carbon dioxide under normal pressure and at normal or elevated temperature is known.
The investigations by Holmberg and Wintzell, Ber. 54, 2417 (1921), show that (read lignin from black liquor by adding mineral or organic acids can practically quantitatively separate that against precipitation by introducing Another disadvantage is the poor filterability of the excreted lignin due to its fine distribution, which cannot be sufficiently improved even by heating the lye during the introduction to 75%.
As the authors mentioned, the addition of table salt can convert the lignin into a coarse-grained form. The presence of table salt in the lye freed from the lignin would, however, have a disruptive effect on the recovery of the original sodium salts of the lye and is therefore highly undesirable.
US Pat. No. 1303176 describes a process for the production of lignin by pressure heating of sulphite waste liquors and black liquors, the deposition of the lignin being completed by subsequent introduction of carbon dioxide under a pressure of about 50 pounds / square odor. This treatment takes place discontinuously in pressure vessels with stirring.
In contrast, the present process relates to a continuous treatment of the black liquor.
1, s it was found that the lignin of the black liquor can be obtained practically completely and in a readily separable form if the lignin is continuously precipitated at elevated temperature, preferably 100-120, with carbon dioxide under pressure, preferably 20 atm.
The carbonization of the black liquor is carried out in two stages, in such a way that in the first stage the liquor is initially continuously saturated with carbon dioxide under pressure at normal temperature and continuously heated in the immediately following second stage under the same pressure becomes. Furthermore, the carbonization is expediently carried out with liquid circulation in such a way that the fresh black liquor to be converted is continuously fed to the already carbonized liquor in the circuit.
Under these conditions, the lignin separates out almost completely and is easily filterable.
The method described is carried out, for example, in the form that the black liquor in cocurrent with the luster at the same time a pressure of 20 atm. A directed carbon dioxide can flow from -uzten upwards through a vertical pipe, in the lower zone of which the first stage of carbonization takes place at normal temperature, while in the upper heated zone the further conversion takes place at 100-120 (second stage ).
Together with the carbon dioxide at the upper end of the pipe, the lye which is released and which suspends the separated lignin. contains, is cooled, collected in a separator and returned to the liquid cycle after a partial amount has been removed. The withdrawing carbon dioxide also returns to the gas cycle, with the addition of fresh carbon dioxide, the pressure of 20 atm, is maintained.
lIan can also carry out the carbonization of the black liquor in two tubes placed one behind the other by placing cold in the first tube. and carbonized hot in the second tube and proceed as described for the rest. In an analogous manner, alkali and carbon dioxide can also react in countercurrent in two towers. The caustic soda contained in the black liquor is converted into carbonate or bicarbonate by treatment with carbon dioxide.
After separating the precipitated lignin, a lye containing sodium carbonate or bicarbonate is obtained, from which the caustic soda for the digestion of wood can be recovered in a known manner by thickening, burning and causticizing. <I> Example </I> By a vertically arranged reaction tube of 2.1.
Liters of content, 4.5 liters of black liquor with a specific weight of <B> 1.100 </B> and a lignin content of 4.81 / a are pumped into the circuit every hour. At the same time by means of a gas circulation pump 12 m- 'per hour of carbon dioxide (measured at normal pressure) under a pressure of 20 atm. introduced in cocurrent with the liquor. The alkali, initially cold saturated in the first stage, passes through the second stage at 100-120 in the upper heated part of the pipe and, after cooling, is collected in a separator.
Here about 1.5 liters of carbonized lye per hour are withdrawn together with the separated lignin and the rest is returned to the cycle after adding earlier lye. In 80 hours, 1.16 liters of carbonized liquor are won, which contain the lignin as a brown suspension. The lignin is separated off in a known manner by filtration or centrifugation.
After washing and drying, 5.8 kg of lignin are obtained, corresponding to 4.5% of the black liquor used.