DE1029661B

DE1029661B - Verfahren zur Nutzbarmachung von pentosanreicher Zellstoffablauge

Info

Publication number: DE1029661B
Application number: DES26870A
Authority: DE
Inventors: Dr Giacinto Diotti
Original assignee: GIACINTO DIOTTI DR; SNIA Viscosa SpA
Current assignee: GIACINTO DIOTTI DR; SNIA Viscosa SpA
Priority date: 1951-01-25
Filing date: 1952-01-19
Publication date: 1958-05-08
Also published as: FR1058820A; US2768177A; FR62421E; US2768176A; FR1058819A

Description

DEUTSCHES

kl. 55 b 3/01

INTERNAT. KL. D 21 C

PATENTAMT

S 26870 IVa/55 b ANMELDETAG: 19. JANUAR 1952

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
BND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 8. M A I 19 5 8

Es ist bekannt, daß eine der Hauptquellen zur Gewinnung von Zellstoff, der wiederum den wichtigsten Rohstoff für zahlreiche chemische Industriezwecke bildet, das Holz ist. Die Zellulose ist einer der Hauptbestandteile des Holzes, findet sich jedoch in demselben mit anderen Stoffen zusammengelagert, die ausgeschieden werden müssen, um einen den normalen Industriezwecken entsprechenden, genügend reinen Zellstoff zu erhalten. Zu den mit der Zellulose zusammengelagerten Stoffen gehört zunächst das Lignin sowie einige zu den Polyosen gehörende Verbindungen. Nicht in allen Holzarten sind jedoch die gleichen Polyosen zu finden; so z. B. sind in den Nadelhölzern vorwiegend Hexosane, in den Laubhölzern in erster Linie Pentosane, unter anderem Xylan, enthalten.

Unter den zahlreichen Verfahren zur Gewinnung des halbreinen Holzzellstoffes ist die Behandlung mit Bisulfite« — im allgemeinen Kalziutnbisulfit — stark verbreitet. Am Ende der Behandlung, die nach verschiedenen Verfahren und mit bekannten Apparaturen ausgeführt werden kann, gehen außer der Zellulose fast alle Holzbestandteile in Lösung über und bilden eine Flüssigkeit, die im allgemeinen mit dem Namen Ablauge bezeichnet wird. Mit diesem Namen soll nun im nachstehenden auch in Zusammensetzungen jene Flüssigkeit bezeichnet werden, die nach Behandlung von Holz mit Bisulfit (nicht unbedingt Kalziumbisulfit) neben einem in der Hauptsache aus Zellulose gebildeten Trockenrückstand anfällt. Die Ablauge enthält Lignin als Sulfosalz und weiterhin Hydrolyseprodukte, und zwar enthält sie vorwiegend Hexosen, wenn das Holz hexosanreich war, und vorwiegend Pentosen, wenn das Ausgangsholz an Pentosanen reich war. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht allein auf Bisulfitablaugen, sondern auch auf anderweitig erhaltene Zellstoffablaugen angewendet werden kann. Es genügt, daß die Ablaugen Holzpentosane bzw. durch deren Hydrolyse Holzpentosen enthalten oder auch andere nützliche Erzeugnisse, die aus der Ablauge durch Destillation ausgeschieden werden können.

Wie bekannt, hat die Frage der Ablaugenverwendung seit langem den Gegenstand aufmerksamer Forschungen gebildet. Es ist im besonderen gefunden

Verfahren zur Nutzbarmachung von pentosanreicher Zellstoffablauge

Anmelder:

SNIA VISCOSA,

Societä Nazionale Industria

Applicazioni Viscosa,

Societä per Azioni,

und Dr. Giacinto Diotti,

Mailand (Italien)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt, Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität: Italien vom 25. Januar 1951

Dr. Giacinto Diotti, Mailand (Italien), ist als Erfinder genannt worden

worden, daß beim Konzentrieren der Ablauge (meistens in Mehrstufenverdampfern) im allgemeinen eine Flüssigkeit anfällt, die als Magerbrennstoff eine wirtschaftliche Anwendung finden kann. Gerade bei der Durchführung der Konzentration in Mehrstufen- - Verdampfern ist es bekannt, die in einzelnen Stufen anfallenden Dämpfe zur Ausnutzung der ihnen innewohnenden Wärme in den. vorhergehenden Stufen nutzbar zu machen.

Andererseits ist im Falle einer vorwiegend pentosenhaltigen Ablauge die Möglichkeit gegeben, vermittels einer Säure bzw. Salzbehandlung und einer anschließenden Destillation Furfurol zu erhalten, wobei, wie bekannt, eine Ringbildung der Pentosen unter Wasserabspaltung und Bildung eines heterozyklischen Fünfringes des Furans nach folgender Gleichung

CH-

-CH

CH₂OH-CHOH-CHOH-CHOh-CHO — 3 H₉O

CH

erfolgt.

In bekannten Verfahren wird der Prozeß nach der Konzentrierung der Ablauge und der Umwandlung in Furfurol durch die Destillation abgeschlossen, wobei CHO

es an sich unerheblich ist, daß die Destillation des Furfurols noch zu einer gewissen Konzentration der Ablauge führt. Die bekannten Verfahren verbrauchen

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außerordentlich viel Wärme, so daß durch ihre Anwendung keine wirtschaftliche Herstellung des Furfurols aus Zellstoffablaugen erreicht wird. Nach der
Abdestillation des Furfurols, wie es in bekannten
Verfahren durchgeführt wird, kann die Ablauge auch
weiter konzentriert werden und auch als Magerbrennstoff Verwendung finden. Eine derartige Weiterbehandlung erfordert dann die weitere Zuführung von
Wärme, wodurch sich der Aufwand insbesondere hin-

Ende des Kochvorganges 160 bis 170 g/l Trockensubstanz, darunter etwa 20' bis 25 g Pentosen, enthält, bei einer Temperatur von 100 bis 110° C aus dem Kochkessel 1 in den Behälter 2 übergeführt. Die Pumpe 3 S entnimmt die Lauge aus dem Behälter 2 und fördert sie zu den letzten drei Elementen 4, 5 und 6 eines vierfach wirkenden Konzentrators, wo sie so lange konzentriert wird, bis sie einen Trockensubstanzgehalt von etwa 310 bis 330 g/l, darunter 28 bis 32 g Pensichtlich der Durchführungskosten so erhöht, daß eine io tosen, aufweist. Bei ihrem Austritt aus dem Element 6 derartige Furfurolgewinnung als unwirtschaftlich an- des Konzentrators wird die Ablauge in einen Behälzusehen ist. ter 7 entleert, wo sie mit verdünnter Salzsäure ver-

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die setzt wird, bis sie einen p_H-Wert von 2 bis 2,5 aufAusnutzung von pentosenhaltigen Ablaugen unter weist. Hierauf wird die Lauge von einer Pumpe 8 Gewinnung von Furfurol in einer wirtschaftlichen 15 unter 3 bis 4 kg/cm² Druck in einen Überhitzer 9 geForm durchzuführen. fördert, wo sie auf eine Temperatur von etwa 130 bis Die Erfindung bezieht sich nun auf ein Verfahren 140° C gebracht und während 10 bis 20 Minuten auf zur Nutzbarmachung von pentosenreicher Zellstoff- derselben erhalten wird. Bei ihrem Austritt aus dem ablauge, wobei die Ablauge zwecks Umwandlung in Überhitzer 9 enthält die Ablauge 1,2 bis 1,4%· Fureinen flüssigen Brennstoff in mehreren Stufen teil- 20 furol und gelangt an das erste Element 10 des vierweise eingedampft wird, die Pentosen hierauf in Fur- fach wirkenden Konzentrators, wo sie weiter konzenfurol übergeführt werden und die Ablauge weiter er- triert wird, bis sie einen Trockensubstanzgehalt von hitzt wird, um furfurolhaltige Dämpfe abzutreiben etwa 500 bis 550' g/l aufweist. Der aus dem Element und zu kondensieren. 10 entweichende Dampf (vierte Stufe), der zur Betäti-Erfindungsgemäß wird die Destillation des Furfu- 25 gung der weiteren Konzentratorenelemente benützt rols derart in die Ablaugekonzentrierung eingefügt, wird, reißt das gesamte, in der Lauge enthaltene Furdaß die teilweise eingedampfte Ablauge nach der BiI- furol mit sich, so daß aus dem Element 6 des Kondung des Furfurols in die letzte bzw. eine der letzten zentrators ein Kondensat anfällt, das etwa 5 bis 6% Stufen der Eindampfung geführt wird, die aus dieser Furfurol enthält und jetzt zur Destillationskolonne11 Stufe entweichenden furfurolhaltigen Dämpfe der vor- 30 weitergeleitet wird. Die aus dem Element 10 des vierhergehenden bzw. einer der vorhergehenden Ein- fach wirkenden Konzentrators austretende konzendampfungsstufen zur Erwärmung derselben zugeführt
und dabei kondensiert werden und das Furfurol aus
dem Kondensat in an sich bekannter Weise durch
Destillation gewonnen wird. Hierdurch tritt eine der- 35
artig intensive Ausnutzung der aufgewendeten Wärme
ein, daß sich ein allgemein anwendbares wirtschaft- Die Bisulfitablauge, die zum Abkochen von Eukaliches Verfahren ergibt. lyptusholz gedient hat und am Ende des Kochvor-In der Vorkonzentration wird die ursprüngliche gangs etwa 160 bis 170 g/l Trockensubstanz, darunter Trockensubstanz der Ablauge annähernd verdoppelt. 40 etwa 14 bis 15 g Pentosen, enthält, wird bei einer Dies wird meistens mit Hilfe von Mehrstufenver- Temperatur von 100 bis 110° C aus dem Kassel 1 ■dampf ern bzw. von Thermokompressionskonzentrato- (s. Fig. 2) in den Behälter 2 übergeführt. Die Pumpe 3 ren erzielt, in denen die Lauge anschließend Wasser- entnimmt die Ablauge aus dem Behälter 2 und fördert dampf verliert, wobei ihre Temperatur allmählich sie zum Konzentrator für Thermokompression 4, wo herabsinkt. Bei Verwendung eines Mehrstufenver- 45 sie so lange konzentriert wird, bis ihr Trockensubdampfers erfolgen die Vorkonzentration und die End- stanzgehalt etwa 320 bis 340 g/l, darunter 28 bis 32 g konzentration in einer bzw. mehreren Stufen dessel- Pentosen, beträgt. Bei ihrem Austritt aus dem Konben Verdampfers. zentrator wird die Ablauge in den Behälter 5 über-Bei Verwendung von Thermokompressionskonzen- geführt, wo ihr verdünnte Salzsäure zugesetzt wird, tratoren findet die Vorkonzentration in einem Ther- 50 bis sie einen p_H-Wert von 2 bis 2,5 aufweist. Jetzt mokompressionskonzentrator und die Endkonzentra- wird die Ablauge von der Pumpe 6 bei 3 bis 4 kg/cm² tion in einem zweiten Thermokompressionskonzentra- Druck in einen Wärmeaustauscher 7 gefördert, wo sie tor statt. eine Temperatur von 115 bis 125° C erreicht. Aus Durch die Erfindung ist es möglich, aus der stark dem Wärmeaustauscher 7 wandert die Ablauge in erschöpften Lauge ohne zusätzlichen Wärmeverbrauch 55 einen Überhitzer 8, wo sie auf eine Temperatur von eine furfurolreiche Flüssigkeit zu erhalten, indem die 130 bis 140° C gebracht und auf derselben während verbrauchte Wärme genau jener Wärme gleichkommt, etwa 10 Minuten erhalten wird. Aus dem Überhitzer 8 die für die Konzentration der Lauge zu Verbrennungs- kommt die Ablauge, die jetzt 1,2 bis 1,4% Furfurol zwecken unbedingt und in jedem Fall notwendig ist. enthält, zunächst in den Wärmeaustauscher 7, wo sie Es wird, dadurch eine restlose Verwendung der Lauge 60 auf etwa 100 bis 110° C abgekühlt und von da in und dabei in manchen Fällen, in welchen dies bis jetzt einen zweiten Thermokompressionskonzentrator 9, wo

sie endgültig auf 520 bis 560 g Trockensubstanz pro Liter konzentriert wird. Das aus der Ablauge während dieser letzten Konzentration abdampfende Wasser 65 reißt das gesamte, in der Lauge enthaltene Furfurol mit sich, so daß ein Kondensat anfällt, das etwa 5 bis 6% Furfurol enthält, und nun zur Destillationskolonne 10 weitergeleitet wird. Die aus dem Konzentrator 9 tretende Ablauge kann direkt als Magerbrenn-

trierte Lauge kann unmittelbar als minderwertiges Brennmittel verwendet werden.

Beispiel 2

nicht möglich war, eine wirtschaftlichere Gewinnung
des Furfurols erzielt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Beispiel 1

Mit Bezug auf die Fig. 1 wird, eine Bisulfitablauge,
die zum Abkochen von Laubholz gedient hat und am 70 stoff zur Anwendung gelangen.

Claims

Patentansprüche-

1. Verfahren zur Nutzbarmachung von pentosenreicher Zellstoffablauge, wobei die Ablauge zwecks Umwandlung in einen flüssigen Brennstoff in mehreren Stufen teilweise eingedampft wird, die Pentosen hierauf in Furfurol übergeführt werden und die Ablauge weiter erhitzt wird, um furfurolhaltige Dämpfe abzutreiben und zu kondensieren, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise eingedampfte Ablauge nach der Bildung des Fur- ίο furols in die letzte Stufe bzw. eine der letzten Stufen der Eindampfung geführt wird, die aus dieser Stufe entweichenden furfurolhaltigen Dämpfe der vorhergehenden bzw. einer der vorhergehenden Eindampfungsstufen zur Erwärmung derselben zugeführt und dabei kondensiert werden und das Furfurol aus dem Kondensat in an sich bekannter Weise durch Destillation gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauge vor der Furfurolbildung so weit eingedampft wird, daß sich ihr Trockensubstanzgehalt etwa verdoppelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer bzw. mehreren Stufen eines Mehrstufenverdampfers die Vorkonzentration und die Endkonzentration in einer bzw. mehreren der übrigen Stufen desselben Verdampfers stattfindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkonzentration in einem Thermokompressionskonzentrator und die Endkonzentration in einem zweiten Thermokompressionskonzentrator stattfindet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 1 838 109, 2 406 581.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen