DE1005824B

DE1005824B - Verfahren zur Erzeugung von alphacellulosereichem, pentosanarmem Zellstoff

Info

Publication number: DE1005824B
Application number: DES32188A
Authority: DE
Inventors: Nicolas Drisch; Paul Germain
Original assignee: Procel S A Soc
Current assignee: Procel S A Soc
Priority date: 1952-02-15
Filing date: 1953-02-13
Publication date: 1957-04-04
Also published as: NL87584C; GB734216A; FR1052900A

Description

Die Umwandlung von zerkleinertem Holz in Brei, welcher für die Herstellung von Papier oder Kunstfasern bestimmt ist, hat bereits den Gegenstand zahlreicher Arbeiten gebildet.

Es ist bekannt, daß es für die Herstellung von künstlichem Fasergut bzw. Spinngut unentbehrlich ist Breie zu verwenden, welche ein gutes Reaktionsvermögen bei einem hohen Gehalt an α-Cellulose und einem geringen Gehalt an Lignin und Pentosanen oder anderen Stoffen haben, welche die Filtration und die Klarheit der' Lösungen beeinflussen, die zum Spinnen von Kunstfasern dienen. Es ist auch bekannt, daß es schwierig ist, mittels der üblichen Kochverfahren mit Natronlauge und Natriumsulfat, welche keine genügende Hydrolyse der Pentosane (Xylane) des Holzes gewährleisten, Breie zu erhalten, die arm an Pentosanen sind.

Es ist bereits bekannt, die cellulosehaltigen Ausgangsstoffe, wie Holz, vor dem Kochvorgang der Behandlung einer Hydrolyse zu unterwerfen, um die Pentosane aufzulösen, und bestimmte Verfahren sehen die Erwärmung mit Wasser unter Druck bei erhöhten Temperaturen vor. Es ist weiterhin bekannt, daß das Vorhandensein kleiner Mengen Salzsäure oder Schwefelsäure in dem Behandlungswasser die Reaktion beschleunigt. Des weiteren sind Behandlungsarten mit konzentrierteren Säuren bei niedrigeren Temperaturen bekannt.

Bei diesen verschiedenen Verfahren müssen große Flüssigkeitsmengen, welche das Mehrfache des Gewichtes des Holzes erreichen können, und infolgedessen auch proportionale Mengen an Säure verwendet werden. Da es notwendig ist, diese Flüssigkeitsmengen zu erhitzen, werden Kalorien verbraucht, um beispielsweise das Wasser in Wasserdampf umzuwandeln. Weiterhin muß die Flüssigkeit entfernt werden, bevor der Brei dem Kochvorgang unterworfen wird. Da aber von dem Celiulosematerial beträchtliche Mengen an Flüssigkeit zurückgehalten werden, gelangt eine übergroße Menge an Wasser in den Kochprozeß und kompliziert und verlängert dessen Dauer, und das Wasser muß anschließend verdampft werden, woraus sich wieder ein zusätzlicher Verbrauch an Kalorien ergibt.

Jedoch ist es bei der Bereitung von Breien mittels des Natronverfahrens wesentlich, den Kalorienverbrauch auf ein Minimum herabzusetzen, da dieser in dem Verkaufserzeugnis einen wesentlichen Faktor des Selbstkostenpreises bildet.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung von Zellstoff aus Rohstoffen, wie Holz, Bagasse, Stroh od. dgl., bei welchem der Rohstoff vor der alkalischen Kochung eine Vorbehandlung mit einem sauren Medium in der Wärme erfährt.

Verfahren zur Erzeugung

von alphacellulosereichem,

pentosanarmem Zellstoff

Anmelder:
Societe Procel S. Α., Casablanca (Marokko)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 27,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 15. Februar 1952

Paul Germain und Nicolas Drisch, Paris,
„₀ sind als Erfinder genannt worden

Bei einem bekannten Verfahren werden. Sägespäne oder zerstückeltes Holz vor dem üblichen Kochen in einem Bad aus einer Säurelösung, z. B. schwefeliger Säure, ausgelaugt, bis die Masse etwa die Hälfte ihres Gewichtes verloren hat und dann z. B. mit Natronlauge unter hohem Druck aufgeschlossen.

Gemäß einem anderen bekannten Verfahren erfolgt eine Vorhydrolyse von Celiulosematerial mittels einer wäßrigen Lösung von schwefeliger Säure bei Temperaturen über 100° vor dem alkalischen Aufschluß, besonders nach dem Sulfatverfahren'.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden pflanzliche Rohstoffe vor dem Aufschließprozeß zur Erleichterung ihrer alkalischen oder sauren Aufschließung zunächst in einem Bad von quellend wirkenden Säuren, Salzen oder Basen, vorzugsweise in der Kälte, aber jedenfalls unterhalb der Kochtemperatur, eingeweicht, um den Rohstoff zu quellen.

Zum Unterschied von den bekannten "^erfahren wird gemäß der Erfindung zwecks Erzeugung von of-cellulosereichem, pentosanarmem Zellstoff, insbesondere zur Herstellung von künstlichen Textilfaden, der Rohstoff einer Vorhydrolyse mit gasförmigem Schwefeldioxyd und Wasserdampf bei normalem Druck und bei einer Temperatur unterworfen, bei der eine sichtbare Kondensation von Dämpfen nicht eintritt. Vorzugsweise kommt dabei Wasserdampf von etwa 100° zur Anwendung, der 1 bis 3°/o SO₂, bezogen auf das trockene Behandlungsgut, enthält.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist zwar eine gewisse unvermeidliche Kondensation zugelassen,

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welche nur den Wassergehalt des Cellulosematerials erhöht, jedoch soll keine sichtbare Kondensation eintreten, d. h. eine solche, die zu einer Berieselung und Benetzung des Materials führt.

Dadurch, daß bei dem Verfahren gemäß der Erfindung das Cellulosematerial in einer gasförmigen Atmosphäre aus Wasserdampf und gasförmigem Schwefeldioxyd gehalten und eine sichtbare Kondensation von Dämpfen auf dem Behandlungsgut verhin-

gasung wiederhergestellt. Da die Masse heiß ist, erfolgt eine erhebliche Verdampfung von Wasser. Man führt dann Schwarzlauge aus einem alkalischen Kochprozeß eines vorhergehenden. Arbeitsganges (vergleiche unten) zum Zwecke der neutralisierenden Spülung und der Auflösung der gebildeten Lignoschwefelsäure ein. Man kocht mit diesem Bad bei etwa 100°, entfernt dann die Flüssigkeit und führt Natronlauge mit HOg Ätznatron je Liter ein, wobei

dert wird, wird den bekannten Verfahren gegenüber io ein Teil des Ätznatrons durch Sulfat ersetzt werden der wesentliche technische Fortschritt erzielt, daß kann. Man kocht bei 160 bis 170° während 1 bis eine ausgezeichnete Einwirkung der Dämpfe auf das 2 Stunden, entfernt die Flüssigkeit und wäscht aus. Behandlungsgut durch ungehindertes Hineindiffun- Die abgelassene Kochflüssigkeit wird zu der obendieren der Dämpfe in sämtliche Poren des Cellulose- erwähnten Neutralisation der hydrolysierten Cellulosematerials und damit eine sehr homogene hydroly- 15 materialien verwendet.

tische Wirkung gewährleistet wird, durch die ein Man erhält so einen Rohbrei, der 89°/o α-Cellulose

besonders hochwertiger Zellstoff erhalten wird. und 3 bis 4% Pentosane enthält. Dieser Brei kann

Es sei erwähnt, daß ein Verfahren bekannt ist, bei nach bekannten Verfahren, z. B. durch Behandlung in

welchem zur Erleichterung der mechanischen Zer- zwei oder drei Phasen mit Chlor in saurem Medium

kleinerung von Holz od. dgl. für die spätere Her- 20 und danach mit Hypochlorit in alkalischem Medium,

stellung von Holzstoff bzw. Papierstoff das Holz gebleicht werden.

durch eine Behandlung mit einem Gemisch von gas- Man kann Brei mit bis zu 93% α-Cellulose und

förmigem Schwefeldioxyd und Wasserdampf unter weniger als 2% Pentosanen erhalten, der einwandfrei

100° weich gemacht wird. Es handelt sich also bei zur Herstellung von Viscose für Kunstfasern od. dgl.

diesem bekannten Verfahren nur um die Änderung 25 geeignet ist.

der mechanischen Eigenschaften von Holz od. dgl. für Die Anwendung eines Vakuums nach der Hydrodie folgende mechanische Zerkleinerung und nicht um
die Hydrolyse von pflanzlichem Rohstoff zur Erzeugung von insbesondere zur Herstellung künstlicher

Textilfaden geeignetem a-cellulosereichem, pentosanarmem Zellstoff.

lyse ist nicht unbedingt notwendig, führt aber zu einer merkbaren Ersparnis an aufzuwendenden Kalorien.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Wirkung der Behandlung des Rohstoffes mit gasförmigem Schwefeldioxyd durch den Umstand der Bildung von löslichen Lignosulfonsäuren mit dem Lignin bis in das Innere des Behandlungsgutes gefördert, während die Lignosulfonsäuren dann beim Auswaschen entfernt werden. Infolge dieses Umstandes kann bei vergleichsweise niedrigeren Tempera-

Beispiel II

Hydrolyse von Bagasse (Zuckerrohrabfälle) mittels gasförmigen Schwefeldioxyds bei Atmosphärendruck

100 kg geschnittene Bagasse (Trockengewicht) werden in einen Apparat eingeführt, wie er oben beschrieben ist. Nach Herstellung eines teilweisen Vakuums führt man 2 kg Schwefeldioxyd in gasförmigem Zustand und Dampf in einer Menge ein, die

türen gearbeitet und der Arbeitsvorgang bei Atmo- 40 notwendig ist, um die Temperatur auf 100° zu brin-

sphärendruck durchgeführt werden, was im Hinblick gen und die Masse auf dieser Temperatur während

auf den Verbrauch von Dampf einen großen Vorteil 4 Stunden zu halten.

mit sich bringt und ermöglicht, die Apparatur zu ver- Das erhaltene Material wird der alkalischen

einfachen. Es können an Stelle von Apparaten aus Kochung unterworfen und gibt einen Cellulosebrei,

SpezialStählen Apparate aus weniger teurem Stahl- 45 der ungefähr 4% Pentosane enthält.

verwendet werden, welche leichter herzustellen sind und welche der Korrosion genügend Widerstand leisten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von verschiedenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel III

Beispiel I
Hydrolyse von Holz in Gegenwart von gasförmigem

Schwefeldioxyd bei Atmospharendruck

100 kg Eukalyptusholzspäne () welche 15% Wasser enthalten, werden in einen geschlossenen Behälter aus widerstandsfähigem Stahl eingeführt. Nachdem ein teilweises Vakuum herHydrolyse von Stroh durch gasförmiges Schwefeldioxyd im Status nascendi

100 kg gehäckseltes Stroh werden in einen Apparat, wie vorher beschrieben, eingeführt; darauf führt man eine Mischung von Natriumbisulfit und Schwefelsäure in einem solchen Verhältnis ein, daß dieselbe 55 Menge S O₂ wie bei Beispiel II erhalten wird. Die (Trockengewicht), Temperatur wird dann durch unmittelbares Einleiten von Dampf auf 100° gebracht, und diese Temperatur wird während 2 Stunden aufrechterhalten.

Das erhaltene Material wird der alkalischen

gestellt worden ist, werden 2,5 kg gasförmiges 60 Kochung unterworfen und gibt einen Brei, der 4% Schwefeldioxyd mit Wasserdampfmengen eingeführt, Pentosane enthält, welche ausreichen, um die Masse auf 100° zu er-

wärmen. Die Masse wird dann 2 bis 3 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Während dieser Zeit vergrößert sich der Wassergehalt der Späne auf 40 bis 45%-, jedoch wird das Holz praktisch nicht naß, und es tritt keinerlei Ausschwitzen ein.

Nach dieser Behandlungszeit bleibt nur wenig freies SO₂, weniger als 10% der eingebrachten Menge, zurück. Dann wird das Vakuum für die Ent-

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Erzeugung von a-cellulosereichem, pentosanarmem Zellstoff, insbesondere zur Herstellung von künstlichen Textilfaden, aus Rohstoffen, wie Holz, Bagasse, Stroh od. dgl., durch eine Vorhydrolyse des Rohstoffes mit schwefeliger Säure in der Wärme, eine darauffolgende

alkalische Kochung und gegebenenfalls eine anschließende Bleiche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorhydrolyse mit gasförmigem Schwefeldioxyd und Wasserdampf bei normalem Druck und bei einer Temperatur erfolgt, bei der eine sichtbare Kondensation von Dämpfen nicht eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserdampf von etwa 100° zur Anwendung gelangt, der 1 bis 3 °/o S O₂, auf das trockene Behandlungsgut bezogen, enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine neutralisierende Spülung des behandelten Materials mittels Schwarzlauge erfolgt, die aus einem anderen alkalischen Kochvorgang zurückgewonnen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 124 556, 237 081, 395119, 484 805, 744868;

deutsche Patentanmeldung P 1763 IVa/55b; französische Patentschrift Nr. 886 624.