DE102010027722A1

DE102010027722A1 - Method for producing wood pulp

Info

Publication number: DE102010027722A1
Application number: DE201010027722
Authority: DE
Inventors: Volker Paasch; Prof. Dr. Patt Rudolf; Dr. Kordsachia Othar
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-10-20
Also published as: WO2011127999A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faserstoff und einen Faserstoff aus Holz mit einem Ligningehalt von mindestens 15% für Nadelholz und von mindestens 12% für Laubholz, jeweils bezogen auf die otro Fasermasse, mit den Schritten – Herstellen einer Chemikalienlösung mit einem pH-Wert zwischen pH 1,5 und pH 5,0, wobei zum Einstellen des pH-Wertes SO2-Gas in Wasser gelöst wiium, Kalzium oder Magnesium, alternativ auch Ammonium, Methanol und/oder Ethanol als Base zugegeben werden – Mischen der Chemikalienlösung mit Holz in einem vorgegebenen Flottenverhältnis – Erwärmen der Chemikalienlösung und des Holzes auf eine Temperatur über Raumtemperatur und anschließend – entweder (1. Alternative) Entfernen frei fließender Chemikalienlösung und Aufschließen des Holzes in der Dampfphase – oder (2. Alternative) Aufschließen des Holzes in flüssiger Phase und Separieren der frei fließenden Chemikalienlösung und des Holzes.The invention relates to a method for producing fibrous material and a fibrous material from wood with a lignin content of at least 15% for softwood and at least 12% for hardwood, each based on the oven-dry fiber mass, with the steps of producing a chemical solution with a pH value between pH 1.5 and pH 5.0, whereby to adjust the pH value SO2 gas dissolved in water, calcium or magnesium, alternatively also ammonium, methanol and / or ethanol are added as a base - mixing the chemical solution with wood in a specified liquor ratio - heating the chemical solution and the wood to a temperature above room temperature and then - either (1st alternative) removing free-flowing chemical solution and breaking up the wood in the vapor phase - or (2nd alternative) breaking up the wood in the liquid phase and separating it the free flowing chemical solution and the wood.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faserstoff aus Holz mit einem Ligningehalt für Nadelhölzer von mehr als 15% und für Laubhölzer von mehr als 12%, jeweils bezogen auf den erzeugten otro Faserstoff, wobei der Faserstoff vorgegebene Festigkeitseigenschaften aufweist.The invention relates to a method for producing wood pulp having a lignin content for softwoods of more than 15% and for hardwoods of more than 12%, in each case based on the otro pulp produced, wherein the pulp has predetermined strength properties.

Es sind Verfahren bekannt, die Faserstoffe mit einem verhältnismäßig hohen Ligningehalt von über 15% für Nadelholz und von über 12% für Laubholz erzeugen. Sie erbringen eine Ausbeute von 70% oder mehr bezogen auf das eingesetzte Ausgangsmaterial. Diese Verfahren basieren auf chemischer und/oder auf mechanischer Zerlegung des Holzes.Processes are known which produce pulps with a relatively high lignin content of over 15% for softwood and over 12% for hardwood. They provide a yield of 70% or more based on the starting material used. These methods are based on chemical and / or mechanical decomposition of the wood.

Bei mechanischer Zerfaserung des Holzes wird dies – meistens nach einer Vordämpfung – in Mahlaggregaten in Faserbündel zerlegt. Diese Faserbündel werden dann durch weitere Mahlung in einzelne Fasern zerlegt und defibrilliert. Die Ausbeute ist sehr hoch, allerdings auch die aufzuwendende Mahlenergie. Die Festigkeit der Holzfasern ist – auch nach Mahlung – sehr gering, weil die Fasern viel natives Lignin enthalten und daher wenig Bindungspotential aufweisen. Sie werden zudem durch die mechanische Zerfaserung und Mahlung stark abgebaut, so dass sie nur begrenzt für wiederholtes Recycling geeignet sind.With mechanical defibration of the wood this is - usually after a pre-damping - decomposed into grinding aggregates into fiber bundles. These fiber bundles are then broken down into individual fibers by further grinding and defibrillated. The yield is very high, but also the required grinding energy. The strength of the wood fibers is - even after grinding - very low, because the fibers contain much native lignin and therefore have little bonding potential. They are also greatly degraded by the mechanical defibration and grinding, so that they are only limited suitable for repeated recycling.

Bei chemischem Aufschluss des Holzes wirken Chemikalien meist unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur auf das Holz ein. Ein neues Verfahren zum Herstellen solcher Faserstoffe im alkalischen pH-Bereich ist das in DE 10 2006 027 005 und DE 10 2006 027 006 beschriebene Verfahren. Als typisches Verfahren für Hochausbeute-Faserstoffe ist das NSSC-Verfahren zu nennen. Aber auch andere Verfahren, wie das Kraft- oder das Soda-Verfahren, können so modifiziert werden, dass Hochausbeute-Faserstoffe hergestellt werden (siehe: ”Choosing the best brightening process”, N. Liebergott und T. Joachimides, Pulp & Paper Canada, Vo. 80, No. 12, December 1979 ). Wenn der Abbau des eingesetzten Holzes auf maximal 30% begrenzt werden soll, werden weitaus weniger Chemikalien benötigt und eingesetzt als bei der Herstellung von Zellstoffen, die vollständig vom Lignin befreit sein sollen. Für die Herstellung von Hochausbeute-Zellstoffen wird meist die Chemikalienmenge in Abhängigkeit von der gewünschten Ausbeute dosiert. Um eine Ausbeute von ca. 70% bezogen auf otro Holzeinsatz zu erreichen, wird im Stand der Technik empfohlen, bis zu 10% Chemikalien bezogen auf das Ausgangsmaterial einzusetzen. Bei Vollzellstoffen beträgt der Chemikalieneinsatz oft 30% bezogen auf das otro Holz oder darüber.In the case of chemical decomposition of the wood, chemicals usually act on the wood under increased pressure and elevated temperature. A new method for producing such fibers in the alkaline pH range is the in DE 10 2006 027 005 and DE 10 2006 027 006 described method. A typical process for high yield pulps is the NSSC process. But other processes, such as the kraft or soda process, can also be modified to produce high yield pulps (see: "Choosing the best brightening process", N. Liebergott and T. Joachimides, Pulp & Paper Canada, Vo. 80, No. 12, December 1979 ). If the degradation of the wood used is to be limited to a maximum of 30%, far fewer chemicals are needed and used than in the production of pulps that are to be completely lignin-free. For the production of high-yield pulps usually the amount of chemicals is metered depending on the desired yield. In order to achieve a yield of about 70% based on otro wood use, it is recommended in the prior art to use up to 10% of chemicals based on the starting material. In the case of solid pulps, the use of chemicals is often 30% relative to the otro wood or above.

Chemikalien bestimmen die Verfahrenskosten mit, also werden sie möglichst sparsam eingesetzt. CTMP-Faserstoffe werden üblicherweise mit Chemikalienmengen von 3% bis 5% hergestellt. Bei bekannten, industriell etablierten Verfahren zur Herstellung von Hochausbeute-Faserstoffen, z. B. dem NSSC-Verfahren, werden bis zu 10% Chemikalien bezogen auf das Ausgangsmaterial eingesetzt. Bei einem so limitierten Chemikalieneinsatz wird für diesen Aufschluss meist noch keine eigene Recovery für die Rückgewinnung der Chemikalien installiert. Trotz der verhältnismäßig geringen Chemikalienmengen führt diese Art der Faserstoff-Herstellung zu einer erheblichen Umwelt-, insbesondere Gewässerbelastung, nicht nur wegen des Chemikalieneintrags sondern vor allem wegen der organischen Fracht, die in die Vorfluter abgegeben wird. Die Abwässer des NSSC-Verfahrens sind meist in eine sogenannte Cross-Recovery, also in die Chemikalienaufbereitung einer größeren Sulfat-Fabrik am gleichen Standort, eingebunden. Die Abwässer des NSSC-Verfahrens können hier entsorgt werden, sie werden verarbeitet wie frisch zugesetzte Chemikalien, die die Chemikalienverluste des Sulfat- bzw. Kraftaufschlusses ausgleichen. Eine Rückverbindung zum NSSC-Verfahren ist nicht gegeben.Chemicals determine the process costs, so they are used as sparingly as possible. CTMP pulps are typically made with chemical levels of 3% to 5%. In known, industrially established processes for the production of high yield fibers, eg. As the NSSC process, up to 10% chemicals are used based on the starting material. With such a limited use of chemicals, this recovery usually does not involve any recovery of the chemicals for recovery. Despite the relatively small amounts of chemicals, this type of pulp production leads to a considerable environmental, especially water pollution, not only because of the chemical entry but mainly because of the organic cargo that is discharged into the receiving waters. The effluents of the NSSC process are usually integrated in a so-called cross-recovery, ie in the processing of chemicals in a larger sulfate factory at the same location. The effluents of the NSSC process can be disposed of here, they are processed as freshly added chemicals that compensate for the chemical losses of sulfate or Kraftaufschlusses. A back link to the NSSC procedure is not given.

Zur Kostensituation ist anzumerken, dass bei mechanisch hergestellten Faserstoffen die stark steigenden Energiepreise die Herstellungskosten belasten. Bei chemisch hergestellten Hochausbeute-Faserstoffen ist die Produktion bei fehlender Rückgewinnung der Chemikalien mit den Kosten für die verlorenen Chemikalien belastet. Zudem steht bei gleichem Rohstoffeinsatz bei den chemischen Aufschlussverfahren nur eine weitaus geringere Ausbeute an Fasern zur Verfügung.With regard to the cost situation, it should be noted that in the case of mechanically produced fibrous materials, the sharp rise in energy prices weighs on production costs. For chemically produced high-yield pulps, production is negatively impacted by the cost of lost chemicals in the absence of chemical recovery. In addition, with the same raw material use in the chemical digestion process only a much lower yield of fibers available.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Faserstoff mit einem Ligningehalt von mehr als 15% für Nadelholz und mehr als 12% für Laubholz vorzuschlagen, mit dem im sauren pH-Bereich auf wirtschaftliche Weise Faserstoffe mit verbesserter Festigkeit hergestellt werden können.It is an object of the invention to propose a process for the production of pulp with a lignin content of more than 15% for softwood and more than 12% for hardwood, with which in the acidic pH range fibers with improved strength can be produced in an economical manner.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen von Faserstoff aus Holz mit einem Ligningehalt von mindestens 15% für Nadelholz und von mindestens 12% für Laubholz, jeweils bezogen auf die otro Fasermasse, mit den Schritten

– Herstellen einer Chemikalienlösung mit einem pH-Wert zwischen pH 1,5 und pH 5,0, wobei zum Einstellen des pH-Wertes SO₂-Gas in Wasser gelöst wird, und wobei Oxide, Hydroxide oder Salze von Natrium, Kalzium oder Magnesium, alternativ auch Ammonium, Methanol und/oder Ethanol als Base zugegeben werden
– Mischen der Chemikalienlösung mit Holz in einem vorgegebenen Flottenverhältnis
– Erwärmen der Chemikalienlösung und des Holzes auf eine Temperatur über Raumtemperatur und anschließend
– entweder (1. Alternative) Entfernen frei fließender Chemikalienlösung und Aufschließen des Holzes in der Dampfphase
– oder (2. Alternative) Aufschließen des Holzes in flüssiger Phase und Separieren der frei fließenden Chemikalienlösung und des Holzes.

This object is achieved with a method for producing wood pulp having a lignin content of at least 15% for softwood and at least 12% for hardwood, each based on the otro pulp, with the steps

Preparing a chemical solution having a pH between pH 1.5 and pH 5.0, wherein SO ₂ gas is dissolved in water to adjust the pH, and wherein oxides, hydroxides or salts of sodium, calcium or magnesium, Alternatively, ammonium, methanol and / or ethanol are added as a base
- Mix the chemical solution with wood in a given liquor ratio
- Heating the chemical solution and the wood to a temperature above room temperature and then
- either (1st alternative) Removal of free-flowing chemical solution and digestion of the wood in the vapor phase
- or (2nd alternative) digesting the wood in the liquid phase and separating the free-flowing chemical solution and the wood.

Das erfindungsgemäße Verfahren setzt darauf, dass der chemische Aufschluss des Holzes im niedrigen pH-Bereich früher abgebrochen wird als bisher üblich. Gleichzeitig wird bevorzugt mit reduziertem Chemikalieneinsatz gearbeitet. Das erfindungsgemäß nach kurzer Aufschlussdauer beendete und mit meist reduziertem Chemikalieneinsatz geführte Sulfit- bzw. Bisulfitverfahren im sauren pH-Bereich erbringt Faserstoffe mit hoher Ausbeute, exzellenten Festigkeitseigenschaften und hohen Weißgraden.The inventive method is based on the fact that the chemical digestion of the wood in the low pH range is stopped sooner than usual. At the same time, it is preferred to work with reduced use of chemicals. The inventively terminated after a short digestion time and run with mostly reduced use of chemicals sulfite or bisulfite in the acidic pH range yields fibers with high yield, excellent strength properties and high whiteness.

Es ist als außerordentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, dass diese Festigkeitswerte bereits bei äußerst geringen Mahlgraden erreicht werden, wie sie bisher für Hochausbeute-Faserstoffe, die unter sauren Aufschlussbedingungen hergestellt wurden, nicht verfügbar waren.It is to be regarded as an extraordinary advantage of the process according to the invention that these strength values are achieved even at extremely low degrees of grinding, which were previously unavailable for high-yield fibrous materials which were produced under acid digestion conditions.

Die nach dem erfindungsgemäßen, sauren Verfahren hergestellten Faserstoffe weisen bereits bei Mahlgraden im Bereich von 12°SR bis 30°SR Reißlängen von mehr als 9 km bis zu 9,5 km und Durchreißfestigkeiten von mehr als 65 cN (Eukalyptus) bis zu mehr als 83 cN für Fichte auf, bezogen auf ein Blattgewicht von 100 g/m². Die hohen Festigkeitswerte werden überdies mit einem niedrigen spezifischen Bedarf an Zerfaserungsenergie erreicht, der für Nadelholz-Faserstoffe bei weniger als 300 kWh/t Faserstoff liegt, bei Laubholz-Faserstoffen kann der Bedarf an Zerfaserungsenergie sogar weniger als 280 kWh/t Faserstoff betragen. Die Erkenntnis, dass das hohe Festigkeitsniveau bereits bei niedrigen Mahlgraden von 12°SR bis 15°SR für Nadelholz und bei 20°SR bis 30°SR für Laubholz und darunter erreicht wird, ist wesentlicher Teil der Erfindung.The fibrous materials produced by the acid process according to the invention already have fracture lengths of more than 9 km to 9.5 km and fracture toughnesses of more than 65 cN (eucalyptus) up to more than 83 at grinding degrees in the range of 12 ° SR to 30 ° SR cN for spruce, based on a leaf weight of 100 g / m ² . The high strength values are also achieved with a low specific fiberizing energy requirement, which for softwood pulps is less than 300 kWh / t of pulp, in hardwood pulps the fiberizing energy requirement may even be less than 280 kWh / t of pulp. The realization that the high level of strength is achieved even at low grinding degrees of 12 ° SR to 15 ° SR for softwood and 20 ° SR to 30 ° SR for hardwood and below, is an integral part of the invention.

Diese hohen Festigkeitswerte sind für Faserstoffe, die mit einem sauren Aufschlussverfahren erzeugt wurden, und die einen Ligningehalt von mehr als 15% für Nadelholz-Faserstoffe und von mehr als 12% für Laubholz-Faserstoffe aufweisen, bisher nicht bekannt. Das hohe Festigkeitsniveau kann aber auch für Faserstoffe mit einem noch höheren Ligningehalt beibehalten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch geeignet zur Herstellung von Nadelholz-Faserstoffen mit einem Ligningehalt von mehr als 15%, bevorzugt mehr als 16%, vorteilhaft von mehr als 18% bezogen auf die otro Fasermasse. Laubholz-Faserstoffe mit einem Ligningehalt von mehr als 12%, bevorzugt mehr als 15%, besonders bevorzugt mehr als 16% können ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden und zeigen ein hohes Festigkeitsniveau.These high strength values are not yet known for pulps made by an acid pulping process which have a lignin content of more than 15% for softwood pulps and more than 12% for hardwood pulps. However, the high strength level can also be maintained for fibers with an even higher lignin content. The inventive method is also suitable for the production of softwood pulps with a lignin content of more than 15%, preferably more than 16%, advantageously more than 18% based on the otro fiber mass. Hardwood fibrous materials with a lignin content of more than 12%, preferably more than 15%, particularly preferably more than 16%, can likewise be prepared by the process according to the invention and exhibit a high level of strength.

Die Zusammensetzung der zum Aufschluss verwendeten Chemikalienlösung kann in Abstimmung auf das aufzuschließende Holz und die gewünschten Faserstoff-Eigenschaften festgelegt werden. Wesentliche Komponente der Chemikalienlösung ist eine Säure oder ein Säurebildner, mit dem ein pH-Wert kleiner pH 5 eingestellt wird. Geeignet sind insbesondere anorganische Säuren oder Säurebildner. Die Verwendung einer SO₂-Lösung hat sich jedoch als besonders geeignet herausgestellt. Ein Sulfit-Aufschluss im sauren pH-Bereich kann in Gegenwart von Hydrogensulfit und Sulfitionen besonders effizient geführt werden. Zudem stellt ein Aufschluss mit einer wässrigen SO₂-Lösung einen guten Kompromiss zwischen einem effizienten Aufschluss einerseits und einer noch vertretbaren Korrosionsbelastung der für die Faserstoff-Herstellung verwendeten Anlagenteile dar. Der Aufschluss ist effizienter als ein NSSC-Aufschluss, da er im Durchschnitt in kürzerer Aufschlussdauer und bei niedrigerer Temperatur hellere Faserstoffe erzeugt.The composition of the chemical solution used for the digestion can be determined in agreement with the wood to be digested and the desired pulp properties. An essential component of the chemical solution is an acid or an acid generator, with which a pH value of less than 5 is set. In particular, inorganic acids or acid generators are suitable. However, the use of an SO ₂ solution has proven to be particularly suitable. Sulfite digestion in the acidic pH range can be carried out particularly efficiently in the presence of hydrogen sulfite and sulfite ions. In addition, digestion with an aqueous SO ₂ solution is a good compromise between efficient digestion on the one hand and a still acceptable corrosion load of the equipment used for pulp production. The digestion is more efficient than NSSC pulping because it is shorter in average Digestion and at lower temperature lighter pulp produced.

Weiter wird zum erfindungsgemäßen Aufschluss im sauren pH-Bereich eine sogenannte Base eingesetzt, in der Regel ein Salz oder ein Oxid bzw. Hydroxid von Alkali- oder Erdalkalimetallen wie Natrium, Kalzium oder Magnesium. Aber auch Ammonium, Methanol oder Ethanol können der wässrigen SO₂-Lösung zugesetzt werden um die zum Aufschluss erforderliche Chemikalienlösung herzustellen.Further, a so-called base is used for the digestion according to the invention in the acidic pH range, usually a salt or an oxide or hydroxide of alkali or alkaline earth metals such as sodium, calcium or magnesium. However, ammonium, methanol or ethanol can also be added to the aqueous SO ₂ solution to produce the chemical solution required for digestion.

Aus einzelnen oder mehreren der vorgenannten Chemikalien wird eine Chemikalienlosung hergestellt. Meist wird eine wässrige Lösung angesetzt. Als Option kann auch der Einsatz oder der Zusatz von organischen Lösungsmitteln vorgesehen werden. Wie vorstehend beschrieben, können Alkohole allein oder als zweite Chemikalie oder Base der wässrigen Schwefeldioxidlösung zugesetzt werden. Alkohole, insbesondere Methanol und Ethanol, ergeben in Mischung mit Wasser besonders wirkungsvolle Chemikalienlösungen für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Hochausbeute-Faserstoffen. Das Mischungsverhältnis von Wasser und Alkohol kann für den jeweiligen Rohstoff in wenigen Versuchen optimiert werden. Allerdings können Alkohole, insbesondere Methanol und Ethanol, auch einer Chemikalienlösung zugesetzt werden, die neben wässriger Schwefeldioxidlösung auch eine Base aufweist.From single or several of the aforementioned chemicals, a chemical solution is prepared. Mostly an aqueous solution is used. Optionally, the use or addition of organic solvents may be provided. As described above, alcohols may be added alone or as a second chemical or base to the aqueous sulfur dioxide solution. Alcohols, in particular methanol and ethanol, in combination with water, give particularly effective chemical solutions for the Production of high quality high yield pulps. The mixing ratio of water and alcohol can be optimized for the respective raw material in a few experiments. However, alcohols, in particular methanol and ethanol, can also be added to a chemical solution which, in addition to aqueous sulfur dioxide solution, also has a base.

Die zur Herstellung eines Faserstoffs mit einer Ausbeute von mindestens 70% erfindungsgemäß einzusetzende Chemikalienmenge (berechnet als Gesamt-Chemikalienmenge) beträgt mindestens 10% für Nadelholz und mindestens 8% für Laubholz, jeweils bezogen auf die aufzuschließende otro Holzmasse. Die Qualität des hergestellten Faserstoffs zeigt die besten Ergebnisse bei einem Chemikalieneinsatz von bis zu 20% für Nadelholz und Laubholz. Bevorzugt werden zwischen 12% und 19%, besonders bevorzugt zwischen 16% und 18% Chemikalien bezogen auf das eingesetzte otro Holz, insbesondere Nadelholz, zugesetzt. Der Chemikalien-Einsatz zur Herstellung von Nadelholz-Faserstoffen führt zu besonders guten Ergebnissen, wenn er z. B. zwischen 15% und 19% beträgt. Für Laubhölzer liegt der Einsatz an Chemikalien eher niedriger, bevorzugt zwischen 13% und 18%, besonders bevorzugt zwischen 14% und 16%.The amount of chemicals to be used according to the invention for the production of a pulp with a yield of at least 70% (calculated as total amount of chemicals) is at least 10% for softwood and at least 8% for hardwood, in each case based on the otro wood pulp to be broken up. The quality of the produced pulp shows the best results with a chemical use of up to 20% for softwood and hardwood. Preference is given to between 12% and 19%, more preferably between 16% and 18% of chemicals based on the used otro wood, especially softwood added. The use of chemicals for the production of softwood pulps leads to particularly good results when z. B. between 15% and 19%. For hardwoods, the use of chemicals is rather lower, preferably between 13% and 18%, particularly preferably between 14% and 16%.

Für das erfindungsgemäße, saure Aufschlussverfahren von Holz ist es wesentlich, dass mit einer Sulfitlösung, in Gegenwart einer Base (z. B. Natrium- oder Magnesiumverbindung, Ammonium oder Alkohol), aber mit überwiegendem Säureanteil, also mit einem Überschuss an SO₂ aufgeschlossen wird. Der pH-Wert kann dabei in einem Bereich von pH 1,5 bis pH 5 eingestellt werden. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wird bevorzugt ein pH-Wert zwischen pH 1,7 und pH 4,5 eingestellt. Unerwünschte Kondensationsreaktionen beim Aufschluss werden wirksam vermieden, wenn ein pH-Wert zwischen pH 3,0 und 4,5 eingestellt wird. Besonders bevorzugt wird ein pH-Bereich zwischen pH 3,8 und pH 4,2 eingestellt, um gut reproduzierbare Aufschlussergebnisse unter besonders wirtschaftlichen Bedingungen zu erreichen.For the acidic digestion process of wood according to the invention, it is essential that it is digested with a sulphite solution in the presence of a base (eg sodium or magnesium compound, ammonium or alcohol) but with a predominant acid content, ie with an excess of SO ₂ , The pH can be adjusted within a range from pH 1.5 to pH 5. For reasons of economy, it is preferable to set a pH between pH 1.7 and pH 4.5. Unwanted condensation reactions during digestion are effectively avoided when a pH between pH 3.0 and 4.5 is set. With particular preference, a pH range between pH 3.8 and pH 4.2 is set in order to achieve readily reproducible digestion results under particularly economical conditions.

Das Flottenverhältnis, also das Verhältnis der Menge des otro Holzes zur gesamten Flüssigkeit (darunter Chemikalienlösung und freies Wasser im Holz), wird zwischen 1:1,5 und 1:6 eingestellt. Bevorzugt wird ein Flottenverhältnis von 1:3 bis 1:5. In diesem Bereich ist eine gute und einfache Mischung und Imprägnierung des aufzuschließenden Materials gewährleistet. Für Nadelholz wird ein Flottenverhältnis von 1:4 bevorzugt. Gleichzeitig kann die Konzentration der Chemikalienlösung so hoch gehalten werden, dass die umzuwälzenden Flüssigkeitsmengen nicht zu groß werden.The liquor ratio, ie the ratio of the amount of otro wood to the total liquid (including chemical solution and free water in the wood), is set between 1: 1.5 and 1: 6. A liquor ratio of 1: 3 to 1: 5 is preferred. In this area a good and easy mixing and impregnation of the material to be cracked is guaranteed. For softwood a liquor ratio of 1: 4 is preferred. At the same time, the concentration of the chemical solution can be kept so high that the liquid volumes to be circulated are not too large.

Nach dem Zugeben der Chemikalienlösung oder Kochsäure erfolgt die Mischung oder Imprägnierung der Holz-Hackschnitzel vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen, also bei Temperaturen über Raumtemperatur. Ein Erhitzen der Hackschnitzel und der Chemikalienlösung auf bis zu 110°C, bevorzugt auf bis zu 115°C, besonders bevorzugt auf bis zu 120°C führt zu einer gleichmäßigen Imprägnierung und damit zu einem schnellen und gleichmäßigen Aufschluss des Holzes. Das Imprägnieren kann auch in der Weise erfolgen, dass in der nachstehend angegebenen Zeit kontinuierlich auf die Aufschlusstemperatur aufgeheizt wird. Für das Mischen oder Imprägnieren der Holz-Hackschnitzel mit der Kochsäure ist ein Zeitraum von bis zu 30 Minuten, bevorzugt von bis zu 60 Minuten, besonders bevorzugt von bis zu 90 Minuten vorteilhaft. Die jeweils optimale Zeitdauer hängt unter anderem von der eingesetzten Holzart, der Menge der Chemikalien und dem Flottenverhältnis sowie der Art des Aufschlusses (flüssig oder Dampfphase) ab.After adding the chemical solution or cooking acid, the mixture or impregnation of the wood chips is preferably carried out at elevated temperatures, ie at temperatures above room temperature. Heating the wood chips and the chemical solution to up to 110 ° C, preferably up to 115 ° C, particularly preferably up to 120 ° C leads to a uniform impregnation and thus to a quick and uniform digestion of the wood. The impregnation can also be carried out by continuously heating to the digestion temperature in the time indicated below. For the mixing or impregnation of the wood chips with the cooking acid, a period of time of up to 30 minutes, preferably of up to 60 minutes, particularly preferably of up to 90 minutes, is advantageous. The optimum period of time depends, among other things, on the type of wood used, the amount of chemicals and liquor ratio and the type of digestion (liquid or vapor phase).

Der Aufschluss des mit der Chemikalienlösung gemischten oder imprägnierten lignocellulosischen Materials erfolgt bevorzugt bei Temperaturen zwischen 125°C und 180°C, vorzugsweise zwischen 135°C und 165°C. Höhere oder niedrigere Temperaturen können eingestellt werden, aber in diesem Temperaturbereich von 125°C bis 180°C stehen der Energieaufwand für das Aufheizen und die Beschleunigung des Aufschlusses in einem wirtschaftlichen Verhältnis zueinander. Höhere Temperaturen können sich zudem negativ auf die Festigkeiten und den Weißgrad der Faserstoffe auswirken. Der durch die hohen Temperaturen erzeugte Druck kann durch entsprechende Auslegung des Kochers ohne weiteres aufgefangen werden. Üblicherweise beträgt die Dauer des Aufheizens nur wenige Minuten, meist bis zu 30 Minuten, vorteilhaft bis zu 10 Minuten, insbesondere, wenn mittels Dampf aufgeheizt wird. Die Dauer des Aufheizens kann bis zu 120 Minuten, bevorzugt bis zu 90 Minuten dauern, z. B. wenn in flüssiger Phase aufgeschlossen wird und die Chemikalienlösung zusammen mit den Hackschnitzeln zu erhitzen ist.The digestion of the mixed or impregnated with the chemical solution lignocellulosic material is preferably carried out at temperatures between 125 ° C and 180 ° C, preferably between 135 ° C and 165 ° C. Higher or lower temperatures can be set, but in this temperature range of 125 ° C to 180 ° C, the energy expenditure for heating and accelerating the digestion in an economic relationship to each other. Higher temperatures can also have a negative effect on the strength and whiteness of the fibers. The pressure generated by the high temperatures can be easily absorbed by appropriate design of the digester. Usually, the duration of the heating is only a few minutes, usually up to 30 minutes, advantageously up to 10 minutes, in particular when heated by means of steam. The duration of the heating can take up to 120 minutes, preferably up to 90 minutes, z. B. when it is digested in the liquid phase and the chemical solution is to be heated together with the wood chips.

Die Dauer des Aufschlusses wird vor allem in Abhängigkeit von den gewünschten Faserstoff-Eigenschaften gewählt. Die Dauer des Aufschlusses kann auf bis zu 2 Minuten verkürzt werden, z. B. für den Fall eines Dampfphasen-Aufschlusses eines Laubholzes mit geringem Ligningehalt. Sie kann aber auch bis zu 180 Minuten betragen, wenn z. B. die Aufschlusstemperatur gering und der natürliche Ligningehalt des aufzuschließenden Holzes hoch ist. Auch wenn der Anfangs-pH-Wert der Aufschlusslösung hoch liegt, also z. B. bei pH 5, kann eine lange Aufschlussdauer erforderlich sein. Bevorzugt beträgt die Aufschlussdauer bis zu 90 Minuten, insbesondere bei Nadelholz. Besonders bevorzugt beträgt die Aufschlussdauer bis zu 60 Minuten, vorteilhaft bis zu 30 Minuten. Eine Aufschlussdauer von bis zu 90 Minuten kommt vor allem bei niedriger Aufschlusstemperatur für Laubhölzer in Betracht.The duration of the digestion is chosen especially depending on the desired pulp properties. The duration of the digestion can be shortened to up to 2 minutes, z. B. in the case of a vapor phase digestion of a hardwood with low lignin content. But it can also be up to 180 minutes, if z. B. the digestion temperature low and the natural lignin content of the aufzuschließenden wood is high. Even if the initial pH of the digestion solution is high, so z. At pH 5, a long digestion time may be required. Preferably, the digestion time is up to 90 Minutes, especially in softwood. Particularly preferably, the digestion time is up to 60 minutes, advantageously up to 30 minutes. A digestion time of up to 90 minutes is considered especially at low digestion temperature for hardwoods.

Nach einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Dauer des Aufschlusses in Abhängigkeit von dem gewählten Flottenverhältnis, dem pH-Wert, der Zusammensetzung der Aufschlusslösung und der Aufschlusstemperatur eingestellt. Je geringer das Flottenverhältnis ist oder je höher die Chemikalienkonzentration ist, desto kürzer kann die Verfahrensdauer eingestellt sein.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the duration of the digestion is set as a function of the selected liquor ratio, the pH, the composition of the digestion solution and the digestion temperature. The lower the liquor ratio or the higher the chemical concentration, the shorter the process duration can be set.

Die Herstellung von Hochausbeute-Faserstoff mit hohem Chemikalieneinsatz von mehr als 18% für Nadelholz und von mehr als 16% für Laubholz erscheint zunächst unwirtschaftlich. Versuche haben aber ergeben, dass nur ein Teil der Chemikalien während des teilweisen Aufschlusses des lignocellulosischen Materials verbraucht wird. Ein erheblicher Teil der Chemikalien wird unverbraucht ausgeschleust, entweder vor dem Aufschluss (Dampfphasen-Aufschluss) oder nach dem Aufschluss (Aufschluss in der flüssigen Phase). Der eigentliche Verbrauch an Chemikalien liegt unter den in der Aufschluss-Lösung eingesetzten Mengen.The production of high-yield pulp with high chemical use of more than 18% for softwood and more than 16% for hardwood initially appears uneconomical. Experiments have shown, however, that only some of the chemicals are consumed during the partial digestion of the lignocellulosic material. A significant portion of the chemicals are discharged unused, either before digestion (vapor phase digestion) or after digestion (digestion in the liquid phase). The actual consumption of chemicals is below the amounts used in the digestion solution.

Der Chemikalienverbrauch wird erfasst als die Menge an Chemikalien die – bezogen auf die ursprünglich eingesetzte Menge an Chemikalien – nach dem Entfernen oder Separieren der Chemikalienlösung sowie ggf. dem Erfassen von Chemikalienlösung, die nach dem Zerfasern oder in Verbindung mit einer Erfassung der Chemikalienlösung gemessen wird. Der prozentuale Chemikalienverbrauch ist abhängig von der absoluten Menge der für den Aufschluss eingesetzten Chemikalien, bezogen auf die aufzuschließende otro Holzmasse. Je höher der Einsatz von Aufschlusschemikalien ist, umso geringer ist der prozentuale Umsatz an Chemikalien. Bei einem Einsatz von 25% Gesamt-Chemikalien bezogen auf otro Holzmasse, werden beispielsweise nur ca. 50% der eingesetzten Chemikalien verbraucht. Bei Einsatz von 15% Gesamt-Chemikalien bezogen auf otro Holz werden jedoch 75% der eingesetzten Chemikalien verbraucht, wie in Laborversuchen nachgewiesen werden konnte. Der Chemikalienverbrauch für das erfindungsgemäße Verfahren beträgt nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens während des Aufschlusses bis zu 80%, bevorzugt bis zu 70%, besonders bevorzugt bis zu 60%, vorteilhaft bis zu 50%,des Chemikalieneinsatzes, der zu Beginn des Aufschlusses eingesetzt wird, also dem Gesamt-Chemikalieneinsatz.Chemical consumption is recorded as the amount of chemicals measured in terms of the original amount of chemicals after removal or separation of the chemical solution and, if necessary, detection of chemical solution measured after defibration or in conjunction with detection of the chemical solution. The percentage of chemical consumption depends on the absolute amount of chemicals used for digestion, based on the otro wood mass to be broken down. The higher the use of digestion chemicals, the lower the percentage of chemical conversion. When using 25% total chemicals based on otro wood pulp, for example, only about 50% of the chemicals used are consumed. However, using 15% total chemicals in terms of otro wood, 75% of the chemicals used are consumed, as demonstrated in laboratory tests. The consumption of chemicals for the process according to the invention is up to 80%, preferably up to 70%, more preferably up to 60%, advantageously up to 50%, of the chemical used at the beginning of the digestion according to a preferred embodiment of the method during digestion that is, the total chemical use.

Der Chemikalieneinsatz zum Herstellen des Faserstoffs liegt bevorzugt bei ca. 10% bis 15 bezogen auf otro Faserstoff (Laub- und Nadelholz). Erfindungsgemäß genügt diese Menge Chemikalien, um einen Faserstoff mit den vorgegebenen Eigenschaften herzustellen. Um jedoch ein gleichmäßiges Verfahrensergebnis zu gewährleisten und ggf. besondere, gewünschte Faserstoff-Eigenschaften zu erhalten, kann es sich als sinnvoll erweisen, höhere Chemikalienmengen für den Aufschluss einzusetzen, z. B. die vorstehend genannten bis zu 25% Chemikalien bezogen auf otro Holzmasse.The chemical use for producing the pulp is preferably about 10% to 15 based on otro pulp (hardwood and softwood). According to the invention, this amount of chemicals is sufficient to produce a pulp having the predetermined properties. However, in order to ensure a uniform process result and possibly to obtain special, desired pulp properties, it may prove useful to use higher amounts of chemicals for the digestion, z. As the above mentioned up to 25% chemicals based on otro wood pulp.

Der Einsatz dieser Chemikalienmengen zu Beginn des Aufschlusses zeigt vorteilhafte Wirkung, da die auf diese Weise erhaltenen Faserstoffe bisher nicht verfügbare Eigenschaften, insbesondere hohe Festigkeitseigenschaften und hohe Weißgrade aufweisen. Als wirtschaftlich besonders attraktiv hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäß hergestellten Faserstoffe bereits bei ungewöhnlich niedrigen Mahlgraden von 12°SR bis 15°SR für Nadelholz und von 15°SR bis 30°SR für Laubholz hohe Festigkeiten entwickeln. Dies reduziert den für die Mahlung erforderlichen Energieeinsatz.The use of these amounts of chemicals at the beginning of the digestion shows advantageous effect, since the fibers obtained in this way have previously unavailable properties, in particular high strength properties and high degrees of whiteness. It has turned out to be particularly economically attractive that the fibrous materials produced according to the invention develop high strengths even at unusually low grinding degrees of 12 ° SR to 15 ° SR for softwood and 15 ° SR to 30 ° SR for hardwood. This reduces the energy required for grinding.

Ein Überschuss an Chemikalien befindet sich nach dem Mischen und Imprägnieren des Holzes mit der Chemikalienlösung bzw. nach dem Aufschluss in der frei fließenden Flüssigkeit. Dieser Überschuss wird vor dem Aufschluss (1. Alternative) oder nach dem Aufschluss (2. Alternative) abgezogen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Zusammensetzung der entfernten Chemikalienlösung erfasst und anschließend für den erneuten Einsatz zur Herstellung von Fasern auf eine vorgegebene Zusammensetzung eingestellt, wie nachstehend erläutert wird. Die Chemikalienlösung, die vor oder nach dem Aufschluss des Holzes entfernt wird, weist nicht mehr die ausgangs eingestellte Zusammensetzung auf. Mindestens ein Teil der zum Aufschluss eingesetzten Chemikalien ist – wie vorstehend beschrieben – in das aufzuschließende Material eingedrungen und/oder ist beim Aufschluss verbraucht worden. Die unverbrauchten Chemikalien können ohne weiteres wieder für den nächsten Aufschluss eingesetzt werden. Es wird jedoch erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Zusammensetzung der entfernten Chemikalienlösung zunächst zu bestimmen und dann die verbrauchten Anteile an z. B. Base (wie Natrium oder Magnesium, Ammonium oder Alkohol) und Schwefeldioxid zu ergänzen, um wieder die vorgegebene Zusammensetzung für den nächsten Aufschluss herzustellen. Dieser Ergänzungsschritt wird auch als Aufstärken bezeichnet.Excess chemicals are present after mixing and impregnating the wood with the chemical solution or after digestion in the free flowing liquid. This excess is deducted before digestion (1st alternative) or after digestion (2nd alternative). According to an advantageous embodiment of the method, the composition of the removed chemical solution is detected and then adjusted to a predetermined composition for re-use for the production of fibers, as explained below. The chemical solution that is removed before or after the wood is broken no longer has the original composition. At least some of the chemicals used for digestion have - as described above - penetrated into the material to be digested and / or has been consumed in the digestion. The unused chemicals can easily be used again for the next digestion. However, it is proposed according to the invention to first determine the composition of the removed chemical solution and then the consumed proportions of z. As base (such as sodium or magnesium, ammonium or alcohol) and sulfur dioxide to supplement to restore the predetermined composition for the next digestion. This supplementary step is also called strengthening.

Es ist als erheblicher Vorteil dieser Maßnahme anzusehen, dass die Chemikalienlösung erst recht bei einem Entfernen vor dem Aufschluss, aber auch bei einem Entfernen nach dem Aufschluss gar keine oder nur sehr wenige Substanzen enthält, die sich bei einer erneuten Verwendung der aufgestärkten Chemikalienlösung für den nächsten Aufschluss als störend erweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren, das darauf abstellt, bei der Imprägnierung ein Überangebot an Aufschluss-Chemikalien zur Verfügung zu stellen, kann also trotz der zunächst unwirtschaftlich erscheinenden Vorgehensweise des hohen Chemikalieneinsatzes äußerst wirtschaftlich arbeiten, denn das Entfernen bzw. das Separieren und das Aufstärken der Chemikalienlösung kann einfach und kostengünstig durchgeführt werden. It is to be regarded as a considerable advantage of this measure that the chemical solution contains no or only very few substances, especially when removed before digestion, but also when removed after digestion, which is the next time the recovered chemical solution is used again Disruption proves to be annoying. The method according to the invention, which aims to provide an oversupply of digestion chemicals during impregnation, can thus be extremely economical despite the initially uneconomic approach of high chemical use, since the removal or separation and the strengthening of the chemical solution can be carried out easily and inexpensively.

Das erfindungsgemäße, saure Aufschlussverfahren eignet sich nicht nur zur Durchführung von kontinuierlichen Aufschlüssen. Es ist vielmehr auch geeignet zum Aufschluss in Anlagen, die diskontinuierliche Kocher einsetzen. In diesem Fall wird erfindungsgemäß im Kocher imprägniert und anschließend der Aufschluss durchgeführt.The acidic digestion process according to the invention is not only suitable for carrying out continuous digestions. Rather, it is also suitable for digestion in plants using batch digesters. In this case, according to the invention impregnated in the digester and then carried out the digestion.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird gezielt so gesteuert, dass nur möglichst wenig des eingesetzten Ausgangsmaterials abgebaut oder gelöst wird. Angestrebt wird, einen Faserstoff herzustellen, der für Nadelholz einen Ligningehalt von mindestens 20% bezogen auf die otro Fasermasse aufweist, bevorzugt einen Ligningehalt von mindestens 18%, besonders bevorzugt von 16%, vorteilhaft von mindestens 15%. Für Laubholz wird angestrebt, einen Ligningehalt von mindestens 16,5% bezogen auf die otro Fasermasse zu erreichen, bevorzugt von mindestens 16%, besonders bevorzugt von mindestens 15%, vorteilhaft von mindestens 12%.The process of the invention is specifically controlled so that only as little of the starting material used is degraded or dissolved. The aim is to produce a pulp which has a lignin content of at least 20% based on the otro fiber mass for softwood, preferably a lignin content of at least 18%, more preferably 16%, advantageously at least 15%. For hardwood it is desired to achieve a lignin content of at least 16.5% based on the fiber mass, preferably of at least 16%, more preferably of at least 15%, advantageously of at least 12%.

Die Ausbeute des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt bei mindestens 70%, bevorzugt bei mehr als 75%, vorteilhaft bei mehr als 80%, jeweils bezogen auf das eingesetzte Holz. Diese Ausbeute ist ein Resultat aus dem vorstehend angegebenen Ligningehalt des Faserstoffs, der sich als Folge der jeweiligen Gestaltung des Aufschlusses einstellt. Der ursprüngliche Ligningehalt von Holz ist spezifisch für die Art. Der Ausbeuteverlust stellt sich bei dem vorliegenden Verfahren überwiegend als Verlust an Lignin dar. Bei unselektiven Aufschlussverfahren ist dagegen der Anteil an gelösten Kohlenhydraten deutlich erhöht, z. B. weil Aufschluss-Chemikalien in an sich unerwünschter Weise auch Hemicellulosen oder Cellulose in Lösung bringen.The yield of the process according to the invention is at least 70%, preferably more than 75%, advantageously more than 80%, in each case based on the wood used. This yield is a result of the lignin content of the pulp given above, which arises as a result of the particular design of the pulping. The original lignin content of wood is specific to the species. In the present process, the loss of yield is predominantly a loss of lignin. In the case of unselective digestion processes, however, the proportion of dissolved carbohydrates is markedly increased, eg. B. because digestion chemicals in an undesirable manner also bring hemicelluloses or cellulose in solution.

Eine weitere, vorteilhafte Maßnahme ist es, nach dem Zerfasern und ggf. Mahlen des lignocellulosischen Materials die noch verbliebenen Chemikalien zu entfernen und einer Weiterverwendung zuzuführen. Diese Weiterverwendung kann in bevorzugter Ausgestaltung zwei Aspekte umfassen. Zum einen wird das während des teilweisen Aufschlusses abgebaute oder in Lösung gebrachte organische Material, überwiegend Lignin und Kohlenhydrate, weiter genutzt. Es wird beispielsweise verbrannt um Prozessenergie zu gewinnen. Oder es wird aufbereitet, um stofflich genutzt zu werden. Zum anderen werden die verbrauchten und unverbrauchten Chemikalien wieder so aufbereitet, dass sie für einen erneuten, teilweisen Aufschluss von lignocellulosischem Material eingesetzt werden können. Dazu gehört die für saure Sulfitaufschlüsse bekannte und etablierte Aufbereitung von verbrauchten Chemikalien.Another advantageous measure is to remove after defibering and optionally grinding the lignocellulosic material, the remaining chemicals and feed them to further use. In a preferred embodiment, this reuse can include two aspects. On the one hand, the decomposed during the partial digestion or in dissolved organic material, mainly lignin and carbohydrates, continue to be used. It is burned, for example, to gain process energy. Or it is prepared to be used for material. On the other hand, the used and unused chemicals are reprocessed so that they can be used for a renewed, partial digestion of lignocellulosic material. This includes the treatment of spent chemicals known and established for acid sulfite digestion.

Nach einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die eingesetzte Chemikalienlösung außerordentlich effizient genutzt. Nach dem Zerfasern und ggf. Mahlen wird der Faserstoff gewaschen, um die Chemikalienlösung so weit wie möglich durch Wasser zu verdrängen. Das bei diesem Wasch- bzw. Verdrängungsvorgang entstehende Filtrat enthält beträchtliche Mengen an Chemikalienlösung und organischem Material. Erfindungsgemäß wird dieses Filtrat der entfernten oder separierten Chemikalienlösung zugeführt, bevor die Chemikalienlösung aufgestärkt und dem nächsten Aufschluss zugeführt wird. Die im Filtrat enthaltenen Chemikalien und organischen Bestandteile stören den Aufschluss nicht. Soweit die Chemikalien noch einen Beitrag zur Delignifizierung während des nächsten Aufschlusses leisten, wird ihr Gehalt erfasst und bei der Bestimmung der für diesen Aufschluss erforderlichen Chemikalienmenge berücksichtigt. Die weiter in dem Filtrat enthaltenen, nicht reaktiven Chemikalien verhalten sich während des anstehenden Aufschlusses inert. Sie stören nicht. Die im Filtrat enthaltenen organischen Bestandteile verhalten sich meist ebenfalls inert. Sie werden nach dem nächsten Aufschluss bei der Aufbereitung der Chemikalienlösung weiter verwendet, entweder um Prozessenergie zu erzeugen oder auf andere Weise.According to a particularly preferred variant of the method according to the invention, the chemical solution used is used extremely efficiently. After defibering and optionally grinding, the pulp is washed to displace the chemical solution as much as possible through water. The filtrate produced in this washing or displacement process contains considerable amounts of chemical solution and organic material. According to the invention, this filtrate is supplied to the removed or separated chemical solution before the chemical solution is fortified and fed to the next digestion. The chemicals and organic components contained in the filtrate do not disturb the digestion. If the chemicals still contribute to delignification during the next digestion, their content is recorded and taken into account in determining the amount of chemicals required for this digestion. The non-reactive chemicals further contained in the filtrate behave inertly during the pending digestion. They do not bother. The organic constituents contained in the filtrate usually also behave inertly. They will continue to be used in the processing of the chemical solution after the next digestion, either to generate process energy or otherwise.

Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, dass durch diese Führung des Filtrats weniger Frischwasser und weniger Chemikalien für den Aufschluss verwendet werden. Gleichzeitig wird ein Maximum an gelöstem organischem Material erfasst. Auch diese verbesserte Nutzung des in Lösung gegangenen organischen Materials verbessert die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.It is considered to be particularly advantageous that less filtrate water and fewer chemicals are used for digestion by this filtrate. At the same time a maximum of dissolved organic material is detected. This improved use of the dissolved organic material also improves the economy of the process according to the invention.

Der erfindungsgemäße Faserstoff lässt sich mit geringem Aufwand mit einer mindestens einstufigen Bleiche bleichen, z. B. auf Weißgrade zwischen 75% ISO und 90% ISO, bevorzugt auf Weißgrade zwischen 80% ISO und 85% ISO. Ausbeute- und Festigkeitseigenschaften des gebleichten Faserstoffs sind gut. The fibrous material according to the invention can be bleached with little effort with at least one-stage bleaching, z. For example, whiteness between 75% ISO and 90% ISO, preferably whiteness between 80% ISO and 85% ISO. Yield and strength properties of the bleached pulp are good.

Details des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung werden nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.Details of the method and the device according to the invention are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments.

Die nachfolgenden Versuche wurden gemäß der folgenden Vorschriften ausgewertet:

– Die Ausbeute wurde durch Wägung des eingesetzten Rohstoffs und des nach dem Aufschluss und der Zerfaserung erhaltenen Zellstoffs, jeweils bei 105°C auf Gewichtskonstanz (otro) getrocknet, berechnet.
– Der Ligningehalt wurde als Klason-Lignin bestimmt gemäß TAPPT T 222 om-98. Das säurelösliche Lignin (soweit erfasst) wurde bestimmt gemäß TAPPI UM 250
– Die papiertechnologischen Eigenschaften wurden an Prüfblättern bestimmt, die nach Zellcheming-Merkblatt V/8/76 hergestellt wurden.
– Der Mahlgrad wurde nach Zellcheming-Merkblatt V/3/62 erfasst.
– Das Raumgewicht wurde nach Zellcheming-Vorschrift V/11/57 ermittelt.
– Die Reißlänge wurde nach Zellcheming-Vorschrift V/12/57 bestimmt.
– Die Durchreißfestigkeit wurde nach DIN 53 128 Elmendorf ermittelt.
– Die Ermittlung von Tensile-, Tear- und Bunt-Index erfolgte gemäß TAPPI 220 sp-96
– Der Weißgrad wurde ermittelt durch Herstellung der Prüfblätter nach Zellcheming-Merkblatt V/19/63, gemessen wurde nach SCAN C 11:75 mit einem Datacolor elrepho 450 × Photometer; die Weiße ist in Prozent nach der ISO-Norm 2470 angegeben.
– Sämtliche %-Angaben in diesem Dokument sind als Gewichtsprozent zu lesen, soweit nicht im Einzelnen anders angegeben.

The following tests were evaluated according to the following rules:

The yield was calculated by weighing the raw material used and the pulp obtained after pulping and defibration, each dried at 105 ° C. to constant weight (otro).
The lignin content was determined as Klason lignin according to TAPPT T 222 om-98. The acid-soluble lignin (as far as detected) was determined according to TAPPI UM 250
- The paper technology properties were determined on test sheets, which were prepared according to Zellcheming leaflet V / 8/76.
- The degree of grinding was recorded according to Zellcheming leaflet V / 3/62.
- The density was determined according to Zellcheming regulation V / 11/57.
The breaking length was determined according to Zellcheming regulation V / 12/57.
- The tear strength was after DIN 53 128 Elmendorf determined.
Tensile, Tear and Colored Index were determined according to TAPPI 220 sp-96
- The whiteness was determined by preparing the test sheets according to Zellcheming leaflet V / 19/63, was measured according to SCAN C 11:75 with a Datacolor elrepho 450 × photometer; the whiteness is in percent after the ISO standard 2470 specified.
- All% data in this document should be read as weight percent, unless otherwise specified.

Beispiel 1 FichteExample 1 Spruce

Hackschnitzel aus Fichte werden mit einem sauren Bisulfit-Verfahren aufgeschlossen. Als Aufschlusschemikalien werden hier Magnesiumoxid (MgO) und Schwefeldioxid (SO₂) in wässriger Lösung eingesetzt. Die Kochsäure wird aus diesen beiden Ausgangsverbindungen vor Ort erzeugt. Andere Verbindungen, insbesondere Alkali- oder Erdalkalioxide, können ebenfalls in Verbindung mit SO₂ in wässriger Lösung zum Zellstoffaufschluss eingesetzt werden. MgO und SO₂ liegen in wässriger Lösung im stöchiometrischen Verhältnis von 1:2 als Magnesiumbisulfit (Mg(HSO₃)₂) vor. Das HSO-₃-Ion ist vorrangig für den Aufschluss des Holzes verantwortlich. Die jeweils zum Aufschluss eingesetzte Chemikalienmenge wird nach Komponenten gegliedert angegeben. Es wird der Einsatz des Oxids, hier MgO, angegeben. Daneben wird die Gesamtmenge an SO₂ angegeben (Gesamt-SO₂).Spruce wood chips are digested using an acid bisulfite process. As digestion chemicals here magnesium oxide (MgO) and sulfur dioxide (SO ₂ ) are used in aqueous solution. The cooking acid is generated from these two starting compounds on site. Other compounds, especially alkali or alkaline earth oxides, can also be used in conjunction with SO ₂ in aqueous solution for pulping. MgO and SO ₂ are present in aqueous solution in a stoichiometric ratio of 1: 2 as magnesium bisulfite (Mg (HSO ₃ ) ₂ ). The HSO- ₃ ion is primarily responsible for the decomposition of the wood. The amount of chemicals used for the digestion is stated broken down into components. The use of the oxide, here MgO, is indicated. In addition, the total amount of SO _{2 is} given (total SO ₂ ).

1200 g Hackschnitzel aus Fichtenholz werden mit einer Magnesiumbisulfitlösung bei einem Flottenverhältnis von 4:1 (Aufschlusslösung: otro Holz) in einen Kocher mit Umwälzung der Kochlösung behandelt. Der MgO-Einsatz beträgt 5,1% und der SO₂-Einsatz 12%, jeweils pro otro Holz. Die Gesamt- Chemikalienmenge beträgt also 17,1% bezogen auf otro Holz. Die Chemikalien werden in wässriger Lösung (Kochsäure) zu Beginn des Aufschlusses zugegeben. Der pH-Wert beträgt zu Beginn des Aufschlusses pH 4,2, gemessen bei Raumtemperatur. Das Aufheizen auf die Maximaltemperatur (das Imprägnieren) von 150°C erfolgt innerhalb von 90 min. Der Aufschluss bei Maximaltemperatur (150°C) dauert 60 min. Soweit nicht anders angegeben, wird derselbe Kocher auch für die folgenden Ausführungsbeispiele verwendet.1200 g of spruce wood chips are treated with a magnesium bisulfite solution at a liquor ratio of 4: 1 (digestion solution: otro wood) in a cooker with circulation of the cooking solution. The MgO use is 5.1% and the SO _{2 use} 12%, each per otro wood. The total amount of chemicals is therefore 17.1% based on otro wood. The chemicals are added in aqueous solution (cooking acid) at the beginning of the digestion. The pH is at the beginning of the digestion pH 4.2, measured at room temperature. The heating to the maximum temperature (impregnation) of 150 ° C takes place within 90 min. Digestion at maximum temperature (150 ° C) lasts 60 min. Unless otherwise stated, the same cooker is also used for the following embodiments.

Nach erfolgtem Aufschluss werden die Hackschnitzel dem Kocher entnommen und gewaschen. Zu diesem Zeitpunkt zerfallen die Hackschnitzel noch nicht in einzelne Fasern. Sie werden deshalb in einem Refiner defibriert. Die Ausbeute beträgt 83,4%, bezogen auf das ursprünglich eingesetzte Holz. Die Kappa-Zahl, eine Kennzahl für den Gehalt an noch im Zellstoff vorhandenem Lignin, wird mit 148 gemessen. Der Weißgrad beträgt 61,0% ISO.After digestion, the chips are removed from the stove and washed. At this time, the wood chips do not disintegrate into individual fibers. They are therefore defibrated in a refiner. The yield is 83.4%, based on the originally used wood. The kappa number, a measure of the content of lignin still present in the pulp, is measured at 148. The whiteness is 61.0% ISO.

Die Bleiche erfolgt in der Sequenz Q-P_MgO-FAS_MgO und ergibt einen Weißgrad von 81,0% ISO. Der gebleichte Stoff hat bei 15°SR eine Reißlänge von 9,0 km und eine Durchreißfestigkeit (100g/m²) von 80 cN. Die Reaktionsbedingungen der Bleiche sind in Tabelle 1 erläutert. Tabelle 1: Reaktionsbedingungen der Bleiche Stufe Stoffdichte Zeit (Min.) Temperatur (°C) Chemikalieneinsatz (% bezogen auf otro Faserstoff) Q 3% 30 60 0,2% DTPA P_MgO 20% 300 82,5 5% H₂O₂ 2% MgO 1% Na₂SiO₃ FAS_MgO 10% 30 99,5 1% FAS 0,5% MgO 0,5 Na₂SiO₃ The bleaching is carried out in the sequence QP _MgO -FAS _MgO and gives a whiteness of 81.0% ISO. The bleached fabric has a breaking length of 9.0 km at 15 ° SR and a breaking strength (100 g / m ² ) of 80 cN. The reaction conditions of the bleaching are explained in Table 1. Table 1: Reaction conditions of the bleach step consistency Time (min.) Temperature (° C) Chemical use (% based on otro pulp) Q 3% 30 60 0.2% DTPA P _MgO 20% 300 82.5 5% H ₂ O ₂ 2% MgO 1% Na ₂ SiO ₃ FAS _MgO 10% 30 99.5 1% FAS 0.5% MgO 0.5 Na ₂ SiO ₃

Die Ausbeute des Faserstoffs nach der Bleiche beträgt 78,5% bezogen auf otro Holz, also auf den ursprünglich eingesetzten Rohstoff.The yield of pulp after bleaching is 78.5% based on otro wood, ie on the raw material originally used.

Beispiel 2 FichteExample 2 Spruce

Hackschnitzel aus Fichtenholz werden mit Natriumbisulfit bzw. Natriumhydrogensulfit (NaHSO₃) in wässriger Lösung bei einem Flottenverhältnis von 4:1 versetzt und imprägniert. Zu Beginn der Imprägnierung wird ein pH-Wert von 4,5 gemessen. Die eingesetzte Natriumbisulfitmenge (die Gesamt-Chemikalienmenge) beträgt 19,5% bezogen auf otro Holz. Das Aufheizen auf die Maximaltemperatur von 160°C erfolgt in 90 min, der Aufschluss bei dieser Temperatur in 45 min.Wood chips from spruce wood are mixed with sodium bisulfite or sodium hydrogen sulfite (NaHSO ₃ ) in aqueous solution at a liquor ratio of 4: 1 and impregnated. At the beginning of the impregnation, a pH of 4.5 is measured. The amount of sodium bisulfite used (the total amount of chemicals) is 19.5% based on otro wood. The heating up to the maximum temperature of 160 ° C takes place in 90 min, the digestion at this temperature in 45 min.

Nach dem Aufschluss erfolgt in einer Wäsche die Trennung von Hackschnitzeln und Aufschlusslösung. Die Hackschnitzel werden in einem Refiner defibriert. Die Stoffausbeute beträgt 79,5%, der Weißgrad 52,2% und die Kappa-Zahl 135. Die Festigkeit der ungebleichten Faserstoffe wurde bei 15°SR mit 7,8 km (Reißlänge) und mit 85 cN (Durchreißfestigkeit) bestimmt.After digestion, the separation of wood chips and digestion solution takes place in a laundry. The chips are defibrated in a refiner. The stock yield is 79.5%, the whiteness is 52.2% and the kappa number is 135. The strength of the unbleached fiber was determined to be 7.8 km (tenacity) at 15 ° SR and 85 cN (tear strength).

Die Bleiche des Stoffs erfolgt in der Sequenz Q-P_NaOH-FAS_NaOH und ergibt einen Weißgrad von 78,7% ISO. Die Festigkeit des gebleichten Stoffes betragen bei 15°SR 9,3 km für die Reißlänge und 90 cN bei der Durchreißfestigkeit. Die vorgenannten Werte sind bezogen auf ein standardisiertes Blattgewicht von 100 g/m². Es wurden die in Tabelle 1 aufgeführten Reaktionsbedingungen eingesetzt, jedoch wurde NaOH als Alkaliquelle eingesetzt, nicht MgO. Die Ausbeute nach der Bleiche wurde mit 75,8% bezogen auf otro Holz bestimmt.The bleaching of the substance takes place in the sequence QP _NaOH -FAS _NaOH and gives a whiteness of 78.7% ISO. The strength of the bleached fabric at 15 ° SR is 9.3 km for the breaking length and 90 cN for the breaking strength. The above values are based on a standardized sheet weight of 100 g / m ² . The reaction conditions listed in Table 1 were used, but NaOH was used as the alkali source, not MgO. The yield after bleaching was determined to be 75.8% based on otro wood.

Beispiel 4 BirkeExample 4 Birch

Birkenhackschnitzel werden mit einer sauren Magnesiumbisulfitlösung mit einem pH von 4,0 aufgeschlossen. Der SO₂-Gehalt der Lösung beträgt 9,6%, der MgO-Gehalt 6,4%, so daß insgesamt 16% Chemikalien/otro Holz eingesetzt wurden. Das Aufheizen auf die Maximaltemperatur von 140°C erfolgte in 180 min, die Kochdauer bei dieser Temperatur betrug 120 min. Die Stoffausbeute betrug 83,3%. Der Weißgrad wurde ungebleicht mit 58,9% ISO bestimmt. Die Reißlänge betrug bei 20°SR 7,3 km und die Durchreißfestigkeit 49 cN.Birch chips are digested with an acid magnesium bisulfite solution having a pH of 4.0. The SO ₂ content of the solution is 9.6%, the MgO content 6.4%, so that a total of 16% chemicals / otro wood were used. The heating to the maximum temperature of 140 ° C was carried out in 180 min, the cooking time at this temperature was 120 min. The stock yield was 83.3%. The whiteness was unbleached at 58.9% ISO. The breaking length was 7.3 km at 20 ° SR and the breaking strength was 49 cN.

Die Bleiche des Stoffes erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1, jedoch wurden in der Peroxidstufe nur 3% Peroxid eingesetzt. Der erreichte Weißgrad betrug 86,1% ISO.The bleaching of the fabric was carried out under the same conditions as in Example 1, but only 3% peroxide were used in the peroxide stage. The whiteness achieved was 86.1% ISO.

Der gebleichte Stoff hatte bei 20°SR eine Reißlänge von 7,4 km und einer Durchreißfestigkeit von 57 cN. Die Ausbeute betrug 76,5%/atro Holz.The bleached fabric had a breaking length of 7.4 km at 20 ° SR and a breaking strength of 57 cN. The yield was 76.5% / atro wood.

Beispiel 4 BucheExample 4 Beech

Buchenholzhackschnitzel werden mit einer Magnesiumbisulfitlösung (Mg(HSO₃)₂) bei einem Flottenverhältnis von 3:1 aufgeschlossen. Der MgO Einsatz beträgt 5,6% und der SO₂-Einsatz 8,4%, bezogen auf otro Holz (Gesamt-Chemikalieneinsatz: 14%). Zu Beginn des Aufschlusses wird ein pH-Wert von 4,0 gemessen. Das Aufheizen auf die Maximaltemperatur von 153°C erfolgt in 180 min, der folgende Aufschluss in 60 min. Nach der Wäsche gehen die Hackschnitzel zur Defibrierung in einen Refiner.Beech wood chips are digested with a magnesium bisulfite solution (Mg (HSO ₃ ) ₂ ) at a liquor ratio of 3: 1. The MgO use is 5.6% and the SO _{2 use} 8.4%, based on otro wood (total chemical use: 14%). At the beginning of the digestion, a pH of 4.0 is measured. The heating up to the maximum temperature of 153 ° C takes place in 180 min, the following digestion in 60 min. After washing, the wood chips go into a refiner for defibration.

Die Ausbeute des so erzeugten Faserstoffes beträgt 72,4%, bezogen auf das ursprünglich eingesetzte Holz (otro). Die Kappa-Zahl wurde mit 85,3 gemessen und der Weißgrad mit 53,9% ISO. Der ungebleichte Faserstoff hat bei einem Mahlgrad von 25°SR eine Reißlänge von 5,9 km und eine Durchreißfestigkeit von 55 cN. The yield of the pulp thus produced is 72.4%, based on the originally used wood (otro). The kappa number was measured at 85.3 and the whiteness at 53.9% ISO. The unbleached pulp has a breaking length of 5.9 km and a breaking strength of 55 cN at a freeness of 25 ° SR.

Die Stoffbleiche erfolgt in der Sequenz Q-P_MgO-FAS_MgO auf einen Weißgrad von 82,3 ISO. Der gebleichte Stoff hat bei einem Mahlgrad von 30°SR eine Reißlänge von 8,1 km und eine Durchreißfestigkeit von 70cN, bezogen auf ein Blattgewicht von 100 g/m².The fabric bleaching is carried out in the sequence QP _MgO -FAS _MgO to a whiteness of 82.3 ISO. The bleached pulp has at a freeness of 30 ° SR a breaking length of 8.1 km and a tear strength of 70cN, based on a sheet weight of 100 g / m ^2.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006027005 [0004]
DE 102006027006 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

"Choosing the best brightening process", N. Liebergott and T. Joachimides, Pulp & Paper Canada, Vo. 80, No. 12, December 1979 [0004]
DIN 53 128 [0037]
ISO standard 2470 [0037]

Claims

Method of producing wood pulp having a lignin content of at least 15% for softwood and at least 12% for hardwood, each related to otro pulp, with the steps - Preparing a chemical solution having a pH between pH 1.5 and pH 5.0, wherein for adjusting the pH of SO 2 gas is dissolved in water, and wherein oxides, hydroxides or salts of sodium, calcium or magnesium, alternatively also ammonium, methanol and / or ethanol are added as a base - Mix the chemical solution with wood in a given liquor ratio - Heating the chemical solution and the wood to a temperature above room temperature and then - either (1st alternative) Removal of free-flowing chemical solution and digestion of the wood in the vapor phase - or (2nd alternative) digesting the wood in the liquid phase and separating the free-flowing chemical solution and the wood.

A method according to claim 1, characterized in that the chemical solution contains more than 10% by weight of chemicals for producing softwood pulp or more than 8% by weight of chemicals (calculated as total chemicals) for making pulp from hardwood, respectively on the otro amount of the wood.

A method according to claim 1, characterized in that the pulping of softwood 10% chemicals or more, preferably 16% chemicals or more, preferably 18% chemicals or more are used.

A method according to claim 1, characterized in that for the digestion of hardwood 8% chemicals or more, preferably 13% chemicals or more, more preferably 16% chemicals or more are used.

A method according to claim 1, characterized in that the method is carried out at a pH between 2 and 5.0, preferably between 3 and 4.2, more preferably between 3.8 and 4.2.

A method according to claim 1, characterized in that a liquor ratio wood: chemical solution between 1: 1.5 and 1: 6, preferably between 1: 3 and 1: 5 is set.

A method according to claim 1, characterized in that the impregnation of the wood with the chemical solution at up to 130 ° C, preferably at up to 120 ° C, advantageously up to 110 ° C.

A method according to claim 1, characterized in that the heating of the wood and optionally the chemical solution takes up to 90 minutes, preferably up to 60 minutes, advantageously up to 30 minutes, particularly advantageously up to 10 minutes.

A method according to claim 1, characterized in that the digestion of the wood at temperatures between 125 ° C and 180 ° C, preferably at temperatures between 135 ° C and 165 ° C is performed.

A method according to claim 1, characterized in that the digestion of the wood takes up to 180 minutes, preferably up to 90 minutes, more preferably up to 60 minutes, advantageously up to 30 minutes, particularly advantageously up to 10 minutes.

A method according to claim 14, characterized in that the duration of the digestion is selected depending on the liquor ratio.

A method according to claim 1, characterized in that the consumption of chemicals during the digestion up to 80%, preferably up to 75%, more preferably up to 70%, advantageously up to 60%, particularly advantageously up to 50 of the chemical use at the beginning of Digestion is.

A method according to claim 1, characterized in that the composition of the removed or separated chemical solution is detected and then adjusted for reuse for the production of fibers to a predetermined composition.

A method according to claim 1, characterized in that after the pulping and possibly grinding the digested lignocellulosic material released chemical solution is removed and is supplied to a further use.

Pulp of wood, the pulp having a lignin content of at least 15 for softwood and at least 12% for hardwood, each based on the otro pulp, prepared by a process comprising the steps of - preparing a chemical solution having a pH between pH 1, 5 and pH 5.0, wherein for adjusting the pH SO ₂ gas is dissolved in water, and wherein oxides, hydroxides or salts of sodium, calcium or magnesium, alternatively ammonium, methanol and / or ethanol are added as base - mixing the chemical solution with wood in a given liquor ratio - heating the chemical solution and the wood to a temperature above room temperature and then - either (1st alternative) removing free-flowing chemical solution and digesting the wood in the vapor phase - or (2nd alternative) digesting the wood in the liquid phase and separating the free-flowing chemical solution and the wood ,

Wood pulp having a brightness of 75% ISO to 90% ISO, preferably from 80% ISO to 85% ISO, prepared by a process comprising the steps of preparing a chemical solution having a pH between pH 1.5 and pH 5, 0, wherein to adjust the pH SO ₂ gas is dissolved in water, and wherein oxides, hydroxides or salts of sodium, calcium or magnesium, alternatively ammonium, methanol and / or ethanol are added as base - mixing the chemical solution with wood in a given liquor ratio - heating the chemical solution and the wood to a temperature above room temperature and then - either (1st alternative) removing free-flowing chemical solution and digesting the wood in the vapor phase - or (2nd alternative) digesting the wood in the liquid phase and Separate the free-flowing chemical solution and the wood - and then at least one single-stage bleaching.