DE1567339A1 - Verfahren zur Behandlung von zellulosehaltigem Material - Google Patents

Verfahren zur Behandlung von zellulosehaltigem Material

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DE1567339A1 DE19671567339 DE1567339A DE1567339A1 DE 1567339 A1 DE1567339 A1 DE 1567339A1 DE 19671567339 DE19671567339 DE 19671567339 DE 1567339 A DE1567339 A DE 1567339A DE 1567339 A1 DE1567339 A1 DE 1567339A1
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
    • C01B32/312Preparation
    • C01B32/318Preparation characterised by the starting materials
    • C01B32/324Preparation characterised by the starting materials from waste materials, e.g. tyres or spent sulfite pulp liquor

Description

  • Verfahren zur Behandlung von zellulosehaltigem Material. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von zellulosehaltigem Material unter Behandlung des .Materials mit verdüpnten Säuren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur wirtschaftlichen Behandlung von Holz, Sägespänen, Rinde od.dgl. zur Herstellung von rohen Zuckern und gut durchaktivierter Aktivkohle sowie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.
  • Es-sind bereits eine große Anzahl von Verfahren zur Behandlung von zellulosehaltigem Material zur Gewinnung von Zuckern, Teeren und Säuren sowie zur Herstellung von Holzkohle bekannt. Bei den bekannten Verfahren werden jedoch nicht gleichzeitig Zucker, Teere und Säuren sowie Aktivkohle gewonnen und vor allem erfolgt die Behandlung nicht in aufeinanderfolgenden Temperaturzonen. Insbesondere wurde bei der Herstellung von Aktivkohle stets die Holzkohle in einem gesonderten Prozeß der Aktivierung unterworfen.
  • Dies wird bei dem Verfahren nach der Anmeldung nun dadurch erreicht, daß das iäaterial in einer geschlossenen Kammer in eine verdünnte Säurelösung eingetaucht sowie das Material und die Säure mit Dampf bei einer Temperatur zwischen 100°C und 150°C während etwa einer halben Stunde bis etwa fünf Stunden, insbesondere etwa eine Stunde bis 4ier Stunden behandelt, der Dampf kondensiert und das zukkerhaltige Kondensat abgezogen wird und das so erhaltene Mäterial gegebenenfalls einer trockenen Verkohlung und die gewonnene Kohle gegebenenfalls einer Aktivierung unterworfen wird.
  • Die Erfindung stellt ein kontinuierliches Verfahren dar, in dem Holzzudker, Teere, Holzkohle und Gase ge-
    wonnen;iewobei Holzabfälle. jeglicher Art als Rohmaterial
    benutzt werden können. Insbesondere können Weich- oder Hartholz, z.B. in Form von Sägespänen, Hobelspänen oder gebrochener Rinde,aufgearbeitet werden. Diese Holzabfälle brauchen nicht vorgetrocknet zu werden. Das überschüssige Gas kann verbrannt und zur Heizung bei der Verkohlung bzw. Aktivierungsstufe dienen. Das Verfahren ist infolgedessen sehr wirtschaftlich. Da unter Ausschluß von Luft und Sauerstoff gearbeitet wird, kann kein Verbrennen des Holzes oder der erhaltenen Kohle erfolgen.
  • Bei dem Verfahren nach der Anmeldung wird erreicht, däß die Poren in dem Ausmangsmaterial aufgeschlossen werden, wobei das Volumen nach der Extraktion bzw. Hydrolyse im wesentlichen unverändert bleibt. Die Vergrößerung der Poren des Holzes ist sehr wesentlich für die Verkohlung, da die Teere u.dgl. ohne Schwierigkeiten entfernt werden können. Schließlich wird bei der Aktivierung der Kohle eine ganz besonders große Oberfläche erreicht. Besonders vorteilhaft ist es dabei, so vorzugehen, daß das Material mit strömendem Dampf behandelt wird, derart, daß der Dampf innerhalb der Holzfasern zur Kondensation kommt, und vorzugsweise derart, daß die verdünnten Säuren mit dem Dampf aufgegeben werden. Bei der Kondensation des Dampfes kommen die Säuren dann unmittelbar mit der Holzfaser in Berührung und es erfolgt eine Herauslösung der löslichen und hydrolysierbaren Bestandteile ohne jede Zersetzung. Insbesondere wird eine Um-
    wandlunge"Eemizellulosen bzw. Pentosen zu Furfurol
    vermieden. Dies ist deshalb sehr wichtig, weil Furfurol sehr ?eicht verharzt und durch die entstehenden Harze eine Verstopfung der Poren erfolgt. Die Vermeidung einer derartigen Porenverstopfung bzw. die Offenhaltung der Poren ist einer der wesentlichsten Vorteile des Verfahrens nach der Anmeldung, durch die erreicht wird, daß auch in der schließlich erhaltenen Holzkohle die Poren geöffnet sind, so daß eine besonders hochaktive Kohle erhalten wird.
  • Im Verhältnis zu anderen Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle muß festgestellt werden, da.ß nicht nur eine bessere Qualität erreicht wird, sondern das Verfahren auch wirtschaftlicher ist, weil die Zucker vorher abgetrennt werden und infolgedessen weniger Kohlendioxyd und Wasser erhalten werden, die wertlose Nebenprodukte sind, sondern stattdessen mehr Teerund Säuren, die neben dem Zucker als wertvolle Produkte anzusehen sind. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei denen die gesamte Zellulose in Zucker umgewandelt wird und dann nur noch das zurückbleibende Lignin weiterverarbeitet wird, werden im vorliegenden Falle Zellulose und Lignin verkohlt, da nur die Hemizellulosen herausgelöst werden. Die Verkohlung von Lignin alleine führt zwangsläufig durch erhöhte Harzbildung zu einer Verstopfung-der Poren, während bei dem Verfahren nach der Erfindung dieser Nachteil, wie gesagt nicht auftritt.
  • Nach einem weiteren Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf bei einer Temperatur von 12o bis 13ooC, insbesondere 122 bis 125oC1,bei einem Druck von 3 äta zur Anwendung gebracht wird,und daß vorteil- . ` hafterweise das Reaktionsgefäß von außen auf 9o bis loooC aufgeheizt wird. Es sind dann die günstigsten Kondensationsbedingungen gegeben, wobei die Kondensationszone z.B. das Reaktionsgefäß von oben nach unten durchwandern kann.
  • Eine besonders wirtschaftliche Ausführungsform des Verfahrens nach der Anmeldung ergibt sich dadurch, daß als
    Säuren, dis ebeiYcter VerTöhlung bzw. der Aktivierung
    entstehenden Säuren verwendet werden. Es handelt sich bei diesen Säuren im wesentlichen um Ameisensäure, Essigsäure und Pyrolysesäuren, d.h. also ein Gemisch der in der Verkohlungs= bzw. Aktivierungsstufe auftretenden Säuren, die ohne vorherige Trennung Verwendung finden können. An anorganischen Säuren können Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, F1uBsäure, Bromwasserstoffsäure oder Borsäuren verwendet werden. Die organischen Säuren werden vorzugsweise zugesetzt, wenn das Verfahren eingeleitet wird, obwohl diese Säuren während der Extraktionsphase auch erzeugt werden und im Kreislauf zurückgeführt werden können nach der Abtrennung von dem Zucker. Solche Im Kreislauf eingesetzten Säuren erhöhen den Anfall im Zucker im Vergleich zu einer Extraktion, die in Abwesenheit von einer Säurelösung durchgeführt wurde. Die anorganischen Säuren reduzieren den Aschegehalt der Kohle und beschleunigen die Hydrolyse in erhöhtem Maße..
  • Es ist besonders vorteilhaft gemäß der Erfindung derart vorzugehen, daß die verwendeten Säurelösungen zwischen 0,5% und 4 % Säure enthalten. Dieser Bereich ist besonders wirtschaftlich da der größte Teil des Zuckers gewor-nen @,:ird, ohne daß die Zellulose angegriffen wird, gleichzeitig jedoch das Restmaterial für eine rasche hochgradige Aktivierung vorbereitet wird.
  • Besonders bevorzugte Säuregemische sind 2 % Essigsäure, 1.% Ameisensäure und o,6 % Salzsäure sowie 2 ,% Essigsäure und 1 % Ameisensäure.
  • Nach einem weiteren Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das extrahierte Material, vorzugsweise nach vorheriger Trocknung, in einer zweiten geschlossenen Kammer etwa eine Stunde bis etwa 1o Stunden bei einer Temperatur zwischen etwa 28ooC und etwa 5oooC erhitzt wird, die erhaltenen Gase kondensiert werden und das Kondensat abgezogen wird. Die in dieser Behandlungsstufe anfallenden Gase, insbesondere Methylalkohol, Essigsäure, Ameisensäure und die Pyrolyse-säuren sowie die anfallenden Teere werden entfernt bevor die Kohle später dem Aktivierungsprozeß unterworfen wird. Diese Produkte der zweiten Stufe sind neben den in der ersten Stufe gewonnenen Zuckern wertvolle Nebenprodukte, wobei insbesondere die , Säuren in die erste Stufe zurückgeführt und dort als Itydrolyse-Säuren verwendet werden. Vorteilhafterweise geht man nun gemäß der Erfindung weiter so vor, daß die erhaltene Kohle in einer dritten geschlossenen Kammer etwa eine halbe Stunde bis etwa fünf Stünden bei Temperaturen zwischen etwa 500°C und etwa looo0C in Gegenwart eines inerten Gases und Dampf erhitzt, das entstehende Gas abzieht und von noch vorhandenem Teer durch Kondensieren befreit sowie die erhaltene aktivierte Kohle gekühlt wird.
  • Während dieses Aktivierungsprozesses kann die Kohle, die, wie vorher ausgeführt, nichtverstopfte Poren aufweist und bereits von Teeren befreit ist, lediglich zum Zweeke'der Aktivierung erhitzt werden, während sonst noch etwa vorhandene Harze, die die Poren verstopfen, zersetzt werden müssen und auch Teere abgetrieben werden müssen, wobei aber stets die Gefahr besteht, daß die Harze *und Teere verkoken und auf diese Weise wiederum das Porenvolumen verringert wird.
  • Durch die Erfindung wird also ein vorzugsweise kontinuierlich durchzuführendes Verfahren geschaffen, durch das zellulosehaltiges Material derart behandelt werden kann, daß die rohen Zucker bei tiefen Temperaturen entfernt und als Kondensat gewonnen werden können, die Teere bei höheren Temperaturen entfernt und ebenfalls als Kondensat gewonnen werden können und das Material schließlich bei noch höheren Temperaturen in eine höchst aktive Kohle umgewandelt wird, wobei die erhaltenen Säuren und inerten Gase zur Gewinnung des Zuckers und der Teere verwendet werden können.
  • Durch die Zeichnungen wird das Verfahren nach der Erfindung veranschaulicht.
  • Fig.-1 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispieles für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Anmeldung.
  • Fig. 2 und 3 sind Diagramme, die die Mengen an rohem Zucker, der bei dem Verfahren nach der Anmeldung gewonnen wird, zeigen.
  • Fig. 4 und 5 sind Diagramme, die die Mengen an Säuren, die bei crem Verfahren nach der Anmeldung gewonnen werden, zeigen.
  • Die folgenden beiden Beispiele dienen weiterhin zur Erläuterung des Verfahrens nach der Erfindung. Beispiel. 1 Eine Charge aus 5oo g fein verteiltem Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 132 g aus gleichen Teilen Birken-und hartem Ahornholz wurde mit einer Säuremischung aus 14,7 g Essigsäure, 7,4 g Ameisensäure und 4,5 g Salzsäure sowie 6o4 g destilliertem Wasser getränkt.
  • Die Menge in Prozenten an anfallenden Rohzuckern (berechnet auf trockenem Holzeinsatz) ist in Fig. 2 veranschaulicht und beträgt 12,12 %, 9,7o %, 1,55 %, o,4$ $ und 0,34 % für die erste bis fünfte Abzugscharge von etwa 500 ccm. Die Mengen in Gramm sind: 01,o, 43,7, 7,ü, 2,36 und o,2 g.
  • Die in den ersten vier Chargen vorhandene Säure verbrauchte' 9,33, 7,34, 0,71, und o,og ccm Na OH bei der Filtration.
  • 113,5 g des Materials von der ersten Extraktion wurden während neun Stunden unter 4öooC und eine Stunde bei 8oo0C mit Dampfzusatz erhitzt. Dabei sind 148,14 g Teer und Wasser angefallen. Etwa 24,75 g Aktivkohle, also etwa 21,8 % des der Aktivierung unterworfenen Materials wurden gewonnen, und ein MBT-Wert von 12, sowie eine Oberfläche von 985 m2i'g wurden nach der BET-Methode gemessen.
  • Der MBT-Wert wurde durch I-:ischen von o,1 g Aktivkohle und 1o ccm o,15 ;i'i 1-7e h@Tlenblau-Lösung bei einer Temperatur von 2ooC und Rühren bis die Färbung verschwand, gemessen. Weitere 1o ccm Mengen der Lösung wurden zugesetzt bis die blaue Färbung nicht mehr von der Aktivkohle aufgenommen wurde. Der MBT-Nert war die Menge Lösung, die von der Kohle entfernt wurde. Der BET-Wert (Brunauer, Emmett und Teller-Wert) drückt in m2 je Gramm die Absorption von Stickstoff durch die aktivierte Oberfläche der Kohle in einem Iieliumstrom bei einer Temperatur von -190°C (der Temperatur des flüssigen Stickstoffes) aus, wobei ein Perkin-Elmer%Shell Sorptometer verwendet wird._ Beispiel 2 Eine Charge aus 51o g einer Holzmischung entsprechend Beispiel 1 mit 135 g Feuchtigkeit wurde mit einer Säuremischung. aus 15,o g Essigsäure, 7,5 g Ameisensäure und 615 g destilliertem Wasser getränkt. Die Charge wurde auf 1200C vier Stunden erhitzt und wurde dann mit Dampf bei 1250C zwei Stunden lang extrahiert. Der Prozentgehalt an gewonnenem Zuckerberechnet auf Einsatz an Holz, betrug bei dem 1., 2., 3., 4. und 5. Kondensatabzug 1,2o%, 2,13k 5,o7%, 5,18% bzw. 4,52;$. Das Gewicht des Rohzuckers, bezogen auf den Prozentgehalt, war o,75; 9,06o, 12,9o, 14,5o bzw. 20,2o Gramm. Die Säure, die mit dem Kondensat in 5 Phasen abgezogen wurde, verbrauchte 5, 30, 5,1:3, 4, 42, 2,25 bzw. 0,79 ccm Na OH.
  • Etwa 7o,2 g des Materials aus der obigen Extraktion wurden zwei Stunden lang auf etwa 4500C ohne Dampfzusatz erhitzt und dann anschließend etwa drei Stunden auf 850°C unter Dampfzusatz. Es wurden etwa 38,8 g Teer und Wasser erhalten, bevor Dampf zugesetzt wurde und 75,85 g Teer und Wasser nach dem Dampfzusatz. Die erhaltene Aktivkohle wurde mit 13,8 g ausgewogen, was einer Ausbeute von 9,55 g des bei der oben beschriebenen Extraktion gewonnenen i ö Materials entspricht. Die Aktivkohle hatte einen MBT-Wert von 8 und einen BRT-Wert von 665 mpjg.
  • Die Aktivkohle, die nach dem Verfahren der Erfindung erhalten wird, ist gekennzeichnet durch ungewöhnlich hohe ,Aktivierung, was durch die MBT-Werte von 8 bis 15 und einen BFT-Wert zwischen 6(55 und 1o85 m@j g angezeigt wird. Dieses Resultat wird darauf zurückgeführt, daß eine vollständigere Entfernung von Substanzen aus den Poren des Holzes bzw. eine Erhöhung der Porenzahl erreicht wird. fig. 2 und 3 zeigen graphisch die bei den vorher beschriebenen Extraktionen gewonnenen Zuckermengen. Die Ordinate gibt dabei den Prozentgehalt an Zucker an, der in jedem Kondensatabzug vorhanden war.
  • Fig. 4 und 5 zeigen graphisch die bei den Extraktionen gewonnenen Säuremengen in den einzelnen Kondensatabzügen. Auf der Ordinate sind ccm Na OH angegeben.
  • Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.
  • Ein oben offener Behälter 1 ist zur Aufnahme des zu behandelnden zellulosehaltigen Materials vorgesehen und ist*mit einem ventilgesteuerten Auslaß 2 an seinem unteren Ende versehen, der in einen Extraktionsturm 3 führt. Der Auslaß --kann dabei so eingerbhtet sein, daß er das Material kontinuierlich in den Extraktionsturm 3 einwirft. Am oberen Ende des Extraktionsturmes 3 ist ein $inlaß für eine Dampfleitung 4 vorgesehen, in die ein ventilgesteuerter Auslaß aus einem Behälter 5 für verdünnte Säure mündet. $Die Säure kann also von dem Säurebehälter 5 mit Dampf durch die Rohrleitung 4 in-den Turm 3 eingegeben werden. Der obere Teil des Turmes 3 ist mit einem Dampfheizmant@l 7 versehen, während der untere Teil mit einem Kühlmantel 9 versehen ist. 8ine Isolierung 11 umgibt den Turm 3 zischen diesen beiden Mänteln. Ein Gehäuse 13 ist mit einem Ende an dem unteren Ende des Turmes 3 befestigt und erstreckt sich aufwärts. Es ist an seinem oberen Ende mit dem oberen Ende eines Verkohlungsturmes 15 verbinden. Am unteren Ende des Gehäuses 13 ist ein nicht dargestelltes Sieb oder ein anderer perforierter Teil vorgesehen, durch den die Flüssigkeit in einen Auffangbehälter 16 ablaufen kann, während das zellulosehaltige Material zurückgehalten wird. In dem Gehäuse 13 ist eine Förderschnecke untergebracht, die
    durch einen Antriebsmotor 18 betrieben ründ das zellulose-
    haltige Material von dem Extraktionsturm 3 zum Verkohlungsturm 15-fördert.
  • Angrenzend an das untere Ende umgibt eine Betetzung 19 das Gehäuse 13. Sie ist an ihrem oberen Ende mit einer Leitung 2o für beheiztes inertes Gas unter Druck sowie eine Dampfleitung 2oa verbunden sowie an ihrem unteren Ende mit einem üblichen Kondensator der rät einem Abscheider in Verbindung steht, von dem die Kondensate über ein Ventil in einen Teil 25 abgelassen werden können. Dampf kann ebenso in den Heizmantel 19 injiziert werden. Das Gas und der Dampf strömen durch das extrahierte Material und nehmen die Feuchtigkeit auf, die zu dem Kondensator 21 weitergeleitet wird. Elektrische Heizer 27 umgeben das Gehäuse 13 zwischen der Beheizung 19 und dem Antriebsmotor 18.
  • Die äußere-Fläche des Verkohlungsturmes 15 ist mit einer Isolierung bedeckt. Der obere Teil des Turmes ist versehen'mit einem Auslaß 29_für Gase, der untere Teil mit einem Einlaß 31 für erhitztes inertes Gas sowie mit einem Dampfeinlaß 33 unterhalb der Einlässe 31.
  • Ein Gehäuse 13a ist verbunden mit dem unteren Ende des Verkohlungsturmes und erstreckt sich nach oben zu dem Aktivierungsturm 35. Eine Förderschnecke ist in dem Gehäuse 13a untergebracht und wird angetrieben durch einen Motor 18a. Sie dient zur Förderung des Materials von dem unteren Ende des Verkohlungsturmes 15 zum oberen .Ende des Aktivierungsturmes 35.
  • Ein gasbeheizter Mantel 37 umgibt den unteren Teil des Gehäuses 13a und wird mit Dampf aus einer Leitung 38 versorgt. Der Heizmantel 37 ist mit einer Dampfleitung Ünd mit einem Kondensator 21a verbunden, der seinerseits mit einem Abscheiden 23a in Verbindung steht. Gase vom oberen Ende des Gehäuses 13 sowie von dem Auslag 29 des Turmes 15 werden durch eine Sammelleitung 36 in den Kondensator 21a und in den Abscheiden 23a geführt. Der Aktivierungsturm 35 ist mit einem feuerfesten Futter 41 versehen und weist am oberen Ende einen Gasauslaß 42 auf, der mit einem Abscheider 23 mit einem Gasauslaß an seinem oberen Ende und einem Flüssigkeitsauslaß. an seinem unteren Ende verbunden ist. Rohrleitungen verbinden die oberen Enden der Separatoren 23, 23a, 23b mit der Einlaß- bzw. Saugseite eines üblichen Kompressors 43, der mit einem Erhitzer 45 verbunden ist. Die komprimierten Gase aus dem Erhitzer werden durch einen Abscheider 23c geleitet, von wo aus sie durch einen Erhitzer 45a und durch eine Rohrleitung 46 zum Erhitzer 19 bzw. im unteren Teil des Turmes 15 und durch die Leitung 47 zum Turm 35 geleitet werden. Die Kondensate der Abscheider 23a, 23b und 23c werden in einen Teerbehälter 39 abgelassen.
  • Der untere Teil des Turmes 35 ist mit einer Kammer 47 versehen, die die Aktivkohle zur Kühlung aufnimmt, bevor sie entfernt wird. Der Turm ist ferner mit einem Einlaß 48 für Dampf in einem kurzen Abstand oberhalb der Kühlkammer versehen.
  • Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Anmeldung unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird der Extraktionsturm bis auf etwa 4 cm vom oberen Rand mit dem zu behandelnden zellulosehaltigen Material gefüllt, wobei der Turm durch den Dampfmantel 7 und Dampf aus der Leitung 4 auf etwa 9o bis loo0C erhitzt wird. Das Säuregemisch wird mit dem Dampf aufgegeben und umgibt bzw. durchdringt das Holz. Die Temperatur des Dampfes beträgt dabei etwa 12o bis 13ooC und insbesondere 122 bis 125°C. Der Druck beträgt 3 ata. Durch den Kühlmantel 9 wird Dampf kondensiert und das Kondensat wird in den Behälter 15 abgeleitet. Die restlichen Dämpfe werden im Kondensator 21 niedergeschlagen. Die Flüssigkeit, die durch das Sieb in den Behälter 16 gelangt sowie die Flüssigkeit aus dem Abscheider 21 werden indem Behälter 25 gesammelt.
  • Die Temperatur am oberen Teil des Turmes wird durch den eintretenden Dampf etwa bei 12o bis 13ooC gehalten. Während der Extraktion werden Säuren@gebildet. Die Menge der gebildeten Säure, die im wesentlichen aus Essigsäure besteht, ist in Fig. 3 angegeben: Der Temperaturbereich, in dem die Extraktion vorgenommen wird, kann im übrigen wie vorher bereits ausgeführt, loo bis 150°C betragen. Die Reaktionszeit, Material durch die beheizte Zone wandert, beträgt 3o Minuten bis fünf Stunden. Statt das zellulosehaltige Material und den Dampf mit dem Säuregemisch im Gleichstrom durch den Turm hindurchzuleiten, kann man auch im Gegenstrom arbeiten, wobei dann insbesondere das Material von unten nach oben wandert.
  • Bei der Verkohlung im Turm 15 entsteht ein Gas, das im wesentlichen C0, C02, H2, CH 4 und C2H4 enthält sowie Teer, Wasser, Phenol e, Azeton, Methanol und Säuren.
  • Während das Verfahren anläuft, wird ein inertes Gas wie C02 eingeblasen, um das zellulosehaltige Material zu schützen und insbesondere, um zu verhindern; daß eine Verbrennung stattfindet. Im weiteren Verlauf des Verfahrens kann das C02 ersetzt werden durch inerte Gase, die während des Verfahrens erhalten und zum Verkohlungsturm zurückgeführt werden. Die Temperatur in dem Verkohlungsturm beträgt etwa zwischen 28o0 und 500°C und die Erhitzungazeit zwischen zwei und zwölf Stunden.
  • Die Bedeutung des Verfahrens nach der Anmeldung ist erkennbar aus den erhaltenen Produkten. Die Menge an erhaltenen Zuckern beträgt zwischen 1o und 4o%, berechnet auf getrocknetem Holz. Diese Zucker bestehen im wesentlichen aus Pentosen und Hexosen und können für alle üblachen Zwecke verwendet werden, beispielsweise zur Herstellung Furfurol, Alkohol, Eiweiß, Futtermittel u.dgl. Die erhaltenen Säuren betragen zwischen 5 bis 1o% deA Trockenholzgewichtes und können bei dem Verfahren an Stelle von sonst zuzusetzenden Säuren angewendet werden, oder aber abgetrennt und als solche oder nach der Raffination verwendet werden.. Die Menge an Teer, die erhalten werden kann, beträgt zwischen 12 und 4o% des Trockenholzgewichtes. Es handelt sich dabei um leichte Teere, die für verschiedene Zwecke verwendet werden können, wie bei der Herstellung von Tauölen und Flotationsölen, Rreosoten, Maltol, Guajakol und ähnlichen Produkten. Einige der Teere sind wasserlöslich, während andere wasserunlöslich sind.
  • Die Temperatur im Aktivierungsturm kann zwischen 5oo und looooC betragen. Die Aktivkohle fällt in einer Menge von 17 bis 26 Gew.ö des Trockenholzes an. Der MBT-Wert derartiger Aktivkohlen beträgt etwa 8 bis 15, während der BET-Wert zwischen 665 und 1o85 M2/g liegt.
  • Wenn im wesentlichen Zucker erhalten werden sollen, so kann das Verfahren abgebrochen werden, nachdem die Zucker gewonnen worden sind; d.h., das zellulosehaltige Material kann ausgestoßen wierden, ehe es in den Verkohlungsturm übergeführt wird. Entsprechend kann, wenn keine Aktivkohle hergestellt werden soll, das Verfahren. abgebrochen werden, damit die Gase aus der Verkohiungsphase abgefangen sind, ohne daß das. Material dann in den Aktivierungsturm weitergeführt wird. Schließlich kann man auch die Verkohlung mit der Aktivierung kombinieren, indem man das zellulosehaltige Material nach der Extraktion schnell auf den Temperaturbereich der Aktivierung von 50o bis looo0C aufheizt, ohne in der Zwischenstufe Teer und Säuren abzufangen. Die Eintrittszeit würde dann etwa 3o Minuten bis fünf Stunden betragen.

Claims (3)

  1. F a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Behandlung von zellulosehaltigem Material unter Behandlung des Materials mit verdünnten Säuren, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Material in einer geschlossenen Kammer in eine verdünnte Säurelösung eingetaucht sowie das Material und die Säure mit Dampf bei einer Temperatur zwischen 100°G und 150oC"während etwa einer halben Stunde bis etwa fünf Stunden, insbesondere etwa eine Stunde bis vier Stunden behandelt, der Dampf kondensiert und das zuckerhaltige Kondensat abgezogen wird und das so erhaltene Material gegebenenfalls einer trockenen Verkohlung und die gewonnene Kohle gegebenenfalls einer Aktivierung :unterworfen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e.k e n n -z e ich nie t, daß das Material mit strömendem Dampf behandelt wird derart, daß der Dampf innerhalb der Holzfasern zur gondensation kommt.
  3. 3. Vereahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die verdünnten Säuren mit e dein Dampf aufgegeben werden. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t,. daß der Dampf bei einer Temperatur von 12o bis 13o0 C, insbesondere 122 bis 125°C, bei einem Druck von 3 ata zur Anwendung gebracht wird. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Reaktionsgefäß von außen auf 9o bis loo0C aufgeheizt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch g e - Extraktion der k e n n z e i c h n e t, daß als Säuren die bei derber-
    kohlung.bzw. der Aktivierung entstehenden Säuren verwendet werden. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die verwendeten Säurelösungen zwischen 0,5 % und 4 % Säure enthalten. B. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, das das extrahierte Material, vorzugsweise nach vorheriger Trocknung, in einer zweiten geschlossenen Kammer etwa eine Stunde bis etwa zehn Stunden bei einer Temperatur zwischen etwa 28°0C und etwa 500°C erhitzt wird, die erhaltenen Gase kondensiert werden und das Kondensat abgezogen wird. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch g e -k e n n z e i e h n e t, daß die erhaltene Kohle in einer dritten geschlossenen Kammer@etwa eine halbe.Stunde bis etwa fünf Stunden bei Temperaturen zwischen etwa 500°c und etwa looo0G in Gegenwart eines inerten Gases und Dampf erhitzt, das entstehende Gas abzieht und von noch vorhandenem Teer durch Kondensieren befreit sowie .die erhaltene aktivierte Kohle gekühlt wird. 1o. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die nicht kondensierten Gase der verschiedenen Verfahrensstufen in Abscheidern von den Kondensaten getrennt, dann komprimiert und aufgeheizt und-schließlich in die Behälter der zweiten und dritten Behandlungsstufe im Kreislauf aufgegeben werden. 11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 1o, g e k e n n z e i e h n e t durch a) Vertikale Extraktions-, Karbonisierungs- und Aktivierungstürme; b) Gehäuse für die Verbindung der unteren Enden dieser Extraktions- und Karbonisierungs-Türme mit dem Kopf der Karbonisativns- und Aktivierungs-Türme bzw. die Erstellung eines geschlossenen Systems, durch das das feste Material, während es dem Verfahren unterworfen ist, gefördert wird; c) Vorrichtungen, um das Material in den Türmen aufzuheizen; d) Vorrichtungen, um Gase von den Türmen und geschlossenen Fördereinrichtungen abzuziehen; e) Vorrichtungen zur Kondensierung gewisser Gase und zur Abscheidung der Kondensate von nicht kondensierbaren Gasen und f) Vorrichtungen zur Kompression, Aufheizung und Rückführung der nicht kondensierten Gase in die Karboni-.sierungs- und Aktivierungs-Türme. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine Förderschnecke in jedem der geschlossenen Förderrohre, in denen das feste Material von Turm zu-Turm gefördert wird. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Auffangbehälter vorgesehen ist, um die vom Extraktionsturm und Förderrohr anfallenden Zucker mit den Kondensaten zu speichern. 14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Auffangbehälter vorgesehen ist, um die teerhaltigen Kondensate vom Karbonisierungsturm und dem am unteren Ende angesohloasenen Förderrohr aufzufangen.
DE1567339A 1966-09-06 1967-09-06 Verfahren zur Gewinnung von Zuckern und einem ligninhaltigen Rückstand bei der kontinuierlichen Behandlung von Holz oder anderen zellulosehaltigen Materialien Expired DE1567339C3 (de)

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DE1792772A Expired DE1792772C3 (de) 1966-09-06 1967-09-06 Verfahren zur Gewinnung von Aktivkohle und Zuckern bei der kontinuierlichen Behandlung von Holz oder anderem zellulosehaltigen Material

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DE (2) DE1792772C3 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0018348A1 (de) * 1979-03-01 1980-10-29 Ruthner, Othmar, Dr. Dipl.-Ing. techn. Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Abfallstoffen
DE3225074A1 (de) * 1982-07-05 1984-01-12 Josef Erne & Co, Rohrbogenwerk, 6824 Schlins Verfahren und vorrichtung zur abtrennung der hemicellulose und des lignins von cellulose in lignocellulosischen pflanzenmaterialien, zur gewinnung von cellulose, gegebenenfalls zuckern und gegebenenfalls loeslichem lignin

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DE1792772B2 (de) 1978-01-12
DE1792772C3 (de) 1978-09-21
DE1567339B2 (de) 1975-01-23
DE1792772A1 (de) 1975-06-19
DE1567339C3 (de) 1975-09-04

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