DE1692857C3 - Verfahren zum Herstellen eines Cellulosebreis - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Cellulosebrei und insbesondere von löslichen Holzbreien zur Umwandlung in Rayon und andere Celluloseprodukte.

In der Kunstseidenindustrie besteht ein immer größerer Bedarf an Rayongarnen und Rayonkord mit größerer Festigkeit, Dauerhaftigkeit und dergleichen Eigenschaften, weswegen die Herstellung von löslichen Cellulosebreien hoher Qualität bei geringem Preis notwendig ist.

Da die Herstellung von Cellulosebrei zur Umwandlung zu einem wesentlichen Verlust der Celluloseausbeute führt, der durch die notwendige besondere Behandlungsweise und Veredelung des Cellulosebreis bedingt ist, und da eine hohe Celluloseausbeute auch für andere Verwendungszwecke des Cellulosebreis, z. B. zur Papierherstellung, nützlich ist, besteht von Seiten der Industrie ein starker Bedarf an billigen Cellulosebreien zur Umwandlung, mit denen die Kunstseidenproduzenten maximale Ausbeuten an Kunstseide mit maximaler Festigkeit, maximalem Ermüdungswiderstand und anderen erwünschten Eigenschaften erhalten können.

Ein Nachteil eines bisher bekannten Verfahrens zur Cellulosebreiherstellung, gemäß der USA.-Patentschrift 2047 314, bei dem das Ausgangsmaterial

zunächst mit verdünntem und anschließend mit halbkonzentriertem Alkali behandelt wird, wobei in der ersten Stufe unter Überdruck und bei 125 bis 1?5 C gearbeitet wird, besteht darin, daß nicht im Gegenstrom aufgeschlossen wird und die verbrauchte Lauge nicht verdrängt und zurückgewonnen wird, wodurch die Verfahrenskosten hoch und die Qualität des Produktes niedrig gehalten werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, lösliche Cellulosebreie herzustellen, die insbesondere zur Umwandlung verwendbar sind und eine bessere Qualität und bessere Eigenschaften besitzen, wobei unter Beibehaltung oder Erhöhung der Kunstseidecellüloseausbeute sowie der Rayonf iigkeii und der

kalien oder Ätzmittel, z. B. Hydroxyde, Sulfide oder Carbonate von Natrium, Lithium oder Kalium, enthalten. Da das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise auf das Kraft- oder Sulfatverfahren angewen-.let wird, besteht die alkalische Lauge aus Kraftweiß, dos Natriumhydroxyd. Natriumsulfid und Natriumcarbonat enthält. Die weiße Flüssigkeit kann mit einer anderen Alkalilösung, beispielsweise starker Natronlauge, die zu 75 Gewichtsprozent Hydroxyd ίο enthält, verstärkt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Aufschluß ähnlich wie im Verfahren gemäß der USA.-Patentschrift ? O^l;7 987 durchgeführt, indem ein Kamyr-Kocher verwendet wird, indem die Holzschnitzel durch den

Rau nermudung eine wesentlich; \ erringerung der 15 Kocher nach unten strömen und mit fortschreitend Produktionskosten erzielt wird. Gleichzeitig sollen
die Mercurisation und eine Verringerung der Viskosität \ erhindert und die Entfernung der Hemicellulose» :;:id anderer Verunreinigungen gefördert werden,
so J ;!.'■ Holzbreie billiger und ergiebiger zu l'mwandlurjbreiten hoher Qualität \erarbeitet werden kön-

..- Verfahren na».h der Erfindung ist vor dem Jischritt bei allen alkalischen Verfahren

an-

wtribar, bei denen Cellulosefasermaterialien. z.B. 25 rückgeführt

stärkerer, im Kocher nach oben entgegenströmender alkalischer Lauge in Berührung gebracht werden. Bei dem Verfshren nach dem obigen Patent wird die Lauge am Boden der Krafiaufsch' ;3zone zugegeben, und die Schnitzel strömen weiter uur^h eine Waschzone im Kocher nach unten, in der die Lauge immer schwächer wird, bis die Schnitzel den Boden des Kochers erreichen, wo Waschwasser zugegeben wird. AuiiercLm wird die Lauge teilweise im Kreislauf zu-

--chnitzel, die organische Stoffe wie Lignin und H.rn:cellulosen enthalten, zur Herstellung eines CeI-Iu¹ -ebreis behandelt werden, und wird vorzugsweise

Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die stark alkalische Lauge jedoch nicht am Boden der Aufschlußzone, sondern am Boden der Waschzone des Kochers zugegeben bzw. eingewaschen, von wo

Jet. Es umfaßt einen Aufschluß und Vorzugs- 30 sie nach oben strömt und die schwarze alkalische auch eine Teilhydrolyse des Cellulosefaser^- Flüssigkeit aus dem Brei verdrängt. Am oberen Ende

der Waschzone wird dann die stark alkalische Lauge aus dem Kocher entfernt, erhitzt und zum Aufschluß erneut eingeleitet. Die schwarze Flüssigkeit, die

bu der Sulfat- oder Kraftzellstoff gewinnung" anse-J E fß i Afhl ä

yy uefaserma

ter iK vor dem Aufschluß. Der Aufschluß kann kontiii.:.jrlich vorgenommen werden, indem beispielse ein Kamyr-Kocher verwendet wird, der in der

Fei- .uarausgabe 1965 von TAPPI (Technical Asso- 35 schließlich vom oberen Ende der Aufschlußzone abciu mn ofe the Pulp and Paper Industry. New York) gezogen wird, enthält etwas im ÜberrchuL* zugegebochrieben ist. Das Verfahren umfaßt außerdem un- bene Lauge und aus dem Brei gelöste Hemicellulosen mittelbar nach dem Aufschluß eine Behandlung des und wird einer Aufbereitungsanlage zugeleitet, wo sie Ccliulosebreis, der vom Aufschluß her eint beträcht- konzentriert und gebrannt wird, um die Wärme und liehe Menge an Alkali in Form einer schwarzen Flüs- 40 Chemikalien für die Anlage wiederzugewinnen. Der sigkeit enthält. nach dem Einwaschen am Boden des Kochers erhal-

Bei dem auf den Aufschluß folgenden Teil des tene Brei enthält einen weiteren Anteil der zugeführ-Verfahrens wird der Cellulosebrei mit einer alkali- ten alkalischen Lauge.

sehen Flüssigkeit behandelt, die später zum Auf- Der zweite Schritt nach dem Aufschließen ist das

Schluß verwendet wird. Da die Flüssigkeit nach die- 45 Einlaugen des Breis in der alkalischen Lösung, die sem Behandlungsschritt aufbereitet und zum Ge- dem Brei während des Einwaschens zugegeben wird brauch bei Aufschluß und dem auf den Aufschluß und der aufbereiteten Lauge zugesetzt werden kann, folgenden Verfahrensteil im Rückstrom angewendet Hierbei wird der Brei eine vorgewählte Zeitspanne wird, wird dieser Verfahrensteil als »Nachbehand- lang bei einer vorgewählten Temperatur und A'.kalilung« bez ichnet. Das gesamte Verfahren einschließ- 50 konzentration vorzugsweise in einem Einlaug-Bottich lieh des Aufschlusses verbraucht daher nur wenig Ai- gehalten. Diesen Verfahrensschritt nennt man />Einkali (Soda), so daß eine relativ geringe Menge an laugen«. Das Eirlaugen kann jedoch such im Kocher Aufbereitungsflüssigkeit notwendig und dadurch das selbst durchgeführt werden, indem beim Einwaschen Verfahren sehr wirtschaftlich ist. die notwendigen Bedingungen hinsichtlich der Tem-

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt außer 55 peratur und der Alkalikonzentration hergestellt werdem Aufschluß drei aufeinanderfolgende Verfahrens- den. Außerdem können beim Einlaugen gewisse

oberflächenaktive Mittel zugegeben werden, um das Entfernen von Verunreinigungen, z. B. Harzen, zu fördern, die durch die Alkalien aliein nicht gelöst Der erste Schritt nach dem Aufschluß enthält das 60 werden.

Waschen der aufgeschlossenen Schnitzel oder des Der dritte Schritt nach dem Aufschließen besteht

darin, den Brei derart mit Wasser zu waschen, daß die alkalische Lauge im Brei, die vom Einlaugen stammt, ausgetrieben, aus dem Brei im Abfluß ent-

sen Verfahrensschritt bezeichnet man mit »Einwa- 65 fernl und durch Wasser ersetzt wird. Dieser Verfahschen«, da die alkalische Lösung in den Brei gewä- rensschritt wird daher mit »Auswaschen« bezeichnet, sehen wird. Die Lauge wird dabei aus dem Brei ausgewaschen,

Die alkalische Lösung kann ein oder mehrere Al- indem sie, vorzugsweise über eine Reihe von Wasch

schritte, die zur Beseitigung der schwarzen Aufschlußflüssigkeit aus dem Brei und zu einer weiteren Veredelung des Breis führen.

Breis mit einer alkalischen Lösung, bis die schwarze Flüssigkeit aus dem Biti verdrängt und entfernt und durch eine alkalische Lösung im Brei ersetzt ist. Die-

holländcrn geleitet, im Gegenstrom mit Wasser gewaschen wird oder indem am Boden der Waschzone im Kocher Wasser zugegeben wird. Die ausfließende Flüssigkeit beim Auswaschen wird im Rückstrom zu den Einwasch- und Einlaugstufen zurückgeführt und nach dem Einwaschen zum Aufschließen verwendet. Ein Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Erzeugung eines verbesserten löslichen Cellulosebreis, der einen höheren Prozentsatz an Rayon (98,5 bis 99¹Vo) liefert und für eine höhere Festigkeit der aus diesem Rayon hergestellte Garne sorgt, wobei die Kosten pro Tonne drei bis vier Dollar geringer als bei der bisherigen Herstellung ähnlicher Cellulosebreie sind. Das Aufschließen im Gegenstrom führt zu einer größeren Reinheit, als es bisher möglich war, da das Cellulosematerial mit nach und nach steigender Alkalikonzentration in Berührung gebracht wird. Beim bekannten Aufschluß, wobei die Alkalikonzentration stetig abnimmt, besteht eine Neigung zum Wiederabsetzen der Hemicellulosen. Außer durch die größere Reinheit der Produkte zeichnet sich das Verfahren auch durch eine größere Wirtschaftlichkeit aus, da die gesamte alkalische Lauge am oder nahe am Boden des Kochers zugegeben und die Schnitzel gedruckt werden.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß die Permanganatzahl des Breis dauernd erniedrigt wird, wodurch der Brei leichter bleicht und die Anforderungen an die Bleichmittel, insbesondere Chlor, geringer sind. Zusammen mit der höheren Gesamtausbeute, die von den Hölzern erhalten werden, gleichen diese Vorteile die Kosten für das Aufbereiten der Alkalien (Soda) mehr als aus, das für die Nachbehandlung erforderlich ist. Durch die Nachbehandlung wird schließlich eine Mercerisierung oder unerwünschte Erniedrigung der Viskosität verhindert.

Da beim erfindungsgemäßen Verfahren die ausfließende Flüssigkeit im Gesamtprozeß wiederverwendet wird, wird als Kosten verursachendes chemisches Rohmaterial nur das Alkali verbraucht, das zum Ersatz der mit dem Brei abgehenden Alkalien notwendig ist und das nur einen geringen Anteil, beispielsweise 30 Pfund Soda pro Tonne des fertigen maschinengetrockneten Breis ausmacht.

Das Verfahren nach der Erfindung führt weiterhin zu einer wesentlich besseren Rayonfestigkeit und Rayonermüdung sowie anderen verbesserten Eigenschaften des Breis, z.B. seiner chemischen Analyse und seinem Gehalt an Rayoncellulose, und schließlich zu einer wesentlichen Erniedrigung der Produktionskosten.

Der erfindungsgemäß behandelte Ceüulosebrei wird gemäß einer in Fachkreisen zuweilen mit »Kraftverfahren mit Vorhydrolyse« bezeichneten Behandlungsart vorzugsweise zunächst einer partiellen Vorhydrolyse unterworfen und anschließend im gleichen oder einem getrennten Kocher aufgeschlossen. Die Vorhydrolyse besteht in der Behandlung der vorbereiteten Holzschnitzel in einem Kocher mit Dampf oder heißem Wasser oder beidem bei erhöhten Temperaturen und Drücken, wobei manchmal eine Säure, beispielsweise Schwefelsäure, zugegeben wird und wobei in jedem Fall eine partielle Säurehydrolyse stattfindet, die einen Teil der Hemicellulosen, einschließlich der Pentosane. und andere Verunreinigungen in den Schnitzeln löslich macht.

Beim Aufschnc-üen (Kochen) durch das Kraftvcr fahren nach der Erfindung wird dann das Kraft- oder Sulfatweiß, welches Natriumsulfid, Natriumhydroxyd und Natriumcarbonat enthält, im Kocher in die Schnitel geleitet, und der Aufschluß wird bei vorgewählter Temperatur (oberhalb von 100° C) und vorgewählten Drücken in üblicher Weise eine Zeit lang fortgesetzt, wobei jedoch der Aufschluß zum Lösen des Lignins und anderer Stoffe und zum Herstellen eines Cellulosebreis im Gegenstromprinzip erfolgt.

ίο Die aus dem Aufschluß ausfließende Flüssigkeit ist schwarz (verbrauchte Aufschlußflüssigkeit) und enthält beträchtliche Mengen an gelösten Holzbestandteilen und Alkalien.

Die Erfindung wird nun auch an Hand der Abbildüngen ausführlich beschrieben.

F i g. 1 und 2 sind Strömungsdiagramme, die verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung angeben, wobei unnötige Einzelheiten, wie Pumpen, Ventile, Meßinstrumente, Registriergeräte usw., weggelassen sind;

F i g. 3 zeigt zum Vergleich ein verwandtes Verfahren.

In der F i g. 1 ist 1 ein Kocher, der aus einem einzigen oder aus mehreren Gefäßen bestehen kann und

as der mit Holzschnitzeln oder anderen bekannten zu behandelnden Cellulosematerialien kontinuierlich beladen wird. Ein bevorzugter Kocher ist das Modell von Kamyr, bei dem in einem Gefäß die Vorhydrolysc. der KrafiaufschluS und das kontinuierliche Wasehen erfolgt. Die Schnitzel werden bei erhöhten Temperaturen und Drücken im oberen Teil 2 des Kochers, der Vorhydrolyse-Zone, vorhydrolysiert. Am unteren Ende dieser Zone 2 werden die Schnitzel mit der nach oben strömenden, von der Kraftaufschluß-Zone 3 kommenden schwarzen Flüssigkeit in Berührung gebracht. Die verbrauchte schwarze Flüssigkeit und das während der Vorhydrolyse gebildete Hydrolysat werden schließlich gemeinsam durch Filter 4 abgeführt, und der zusammengesetzte Strom wird auf bekannte Weise zur Wiedergewinnung von Wärme und zur Aufbereitung der Chemikalien zum erneuten Gebrauch behandelt. Die in der Kraftaufschluß-Zone 3 nach unten strömenden Schnitzel treffen auf immer stärker konzentrierte alkalische Lauge, die im Kocher nach oben strömt. Diese Lauge wird auf die erwünschte Aufschlußtemperatur gebr?".ht, indem sie am Boden der Aufschlußzone bzw. am oberen Ende der Einwasch-Zone aus dem Kocher in einen Wärmeaustauschere überfuhrt und dann erneut in den Kocher eingeleitet wird. Die erwähnten Zonen sind Zonen innerhalb des hydraulischen Systems des Kochers und werden voneinander durch Unterschiede in der Temperatur und der Alkalikonzentration unterschieden.

Wenn die Schnitzel weiter unten in die Einwasch-Zone 5 gelangen, dann wird schwarze Flüssigkeit, die während des Aufschließens entstanden ist, aus ihnen ausgewaschen und durch starke alkalische Lauge verdrängt, die am Boden des Kochers 7 zugegeben wird. Da die starke Lauge in die Schnitzel eingewaschen wird, wird diese unterste Zone des Kochers als Einwasch-Zone bezeichnet Ein Teil der starken Lauge strömt im Kocher nach oben, verdrängt schwarze Flüssigkeit aus den Schnitzeln und besorgt

nach dem Erhitzen den Aufschluß der Schnitzel, wobei weiterer Brei und weitere schwarze Flüssigkeit entstehen. Ein anderer Teil der starken Lauge wird am. Roden* des Kochers mit den Schnitzeln wegge-

führt oder ausgeblasen. Bei diesem Ausstoßen oder Ausblasen werden die Schnitzel in c.nzelnc Fasern,

dem Brei, aufgelöst. n_nu\ch 9 ce-

Dcr Brei wird dann zu einem tinlaug-Bottich 9 gc leitet, in dem er mit der alkalischen we^e^Flms.g-

äSSS

nintritl in den Einlaug-Bottich

Sa

können

riickpslrilml. Die«
„nrjnigungcn gelangen

»der«

ge^enene

- 3° schließlich mit der schwarzen Flüssigkeit 17 aus dem Svstcm aus und werden zur Wärmerückgewinnung oebrannt. Zum vollständigen Waschen des Breis können an die Auswasch-Zonc auch zwei oder mehrere übliche Saugtrommcl-Waschholländcr angeschlossen werden Die mit den üblichen Waschern ausgewaschene Flüssigkeit kann als Waschwasscr 25 am Boden des Kochers verwendet werden. Der gewaschene Brei ist dann fertig zum Bleichen.

Die F i g. 3 zeigt ein Vergleichsbcispiel zum Leiten des Prozesses der in einem schubweise oder kontinuierlich betriebenen Kocher durchgeführt werden kann HolzSchnitzcl oder anderes zu behandelndes Celluloscmaterial werden in einen Kocher 121 gege-.e bcn Beim schubweisen Arbeiten wird Dampf 122 zugegeben, und die Schnitzel werden bei erhöhten Temperaturen und Drücken vorhydrolysiert. Nach Beendigung der Vorhydrolyse wird das gebildete Hydrolysat bei 123 abgezogen.

,o Beim nachfolgenden Kraftaufschluß (F 1 g. 3) wird eine weiße alkalische Flüssigkeit und manchmal auch zusätzlich eine schwächer alkalische schwarze Flüssigkeit bei 124 den vorhydrolysicrten Schnitzeln zuccßeben Bei 122 wird Dampf abgeleitet und die _a5 Schnitzel werden bei erhöhten Temperaturen und Drücken aufgeschlossen. Nach Beendigung des Aufschlusses werden die Schnitzel vom Kocher abgezogen oder aus ihm ausgeblasen und in einen Bottich 125 gegeben. Beim Ausblasen werden die Schnitzel

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Beim Einwaschen wird die im Brei enthaltene schwach alkalische schwarze Flüssigkeit mit Waschholländern 126, 7. B. üblichen Saugtrommeln, ausgewaschen, indem sie mit stark alkalischer weißer Flüssigkeit 127 ausgetrieben wird, die im wesentlichen die gleiche wie die stark alkalische weiße Flüssigkeit 124 für den Aufschluß der Schnitzel ist. Die verdrängte schwach alkalische schwarze Flüssigkeit (vgl. Fig. 3) wird auf übliche Weise zur Wiedergewinnung der Wärme und der Chemikalien zu deren erneutem Gebrauch bearbeitet.

Der Brei wird dann in einen Einlaug-Bottich

den Schnitzeln una oe^u.^ ■ --·· -- _jtere überführt, in dem er mit der alkalischen weißen Flüs-

Aufschluß der Schnitzel, wobei der brei unu sjgkeit. die er beim Einwaschen aufgenommen hat,

schwarze Flüssigkeit entstehen _die ^ _eingelaugt wird. Zusätzlich kann bei 130 aufbereitete

Im unteren Teil der EinwasA-Zone W e _{oder wdße F}, _{k t zug}e_{geben wcrd}en.

Schnitzel mit der weißen alkalischen F^g _wenn der Brei in den Einlaug-BoU.ch eintritt,

aelauet die sie beim Emwasch-Schntt auig _{Bcjm Auswaschen wa}hrend des Verfahrens nact

haben Der alkalischen Flüsigkeit wird' ^z™^c£ _{der F} j _g. 3 wird die alkalische weiße Flüssigkeit mi-Sge'oder weiße Flussbett f *££™£ ^Iu£ ₅o Hilfe von Waschholländem 131, z.B. normaler sen die am unteren Ende der ^AUS^*V _Diese Saugtrommeln, aus dem Brei ausgewaschen, inden dem Brei ausgewaschen werden, ™S^e&™: ■ _sie durch Wasser 132 verdrängt wird, und die Hcmi

- '* ■*" "^{nrA m einem} cellulosen und anderen Verunreinigungen werdet

mit der verbrauchten weißen Flüssigkeit teils zun 55 Kocher und teils zurück durch die Einwasch-Stuf rezirkuliert.

Das Verfahren nach den F i g. 1 und 2 bewirkt ge genüber dem Verfahren nach der F i g. 3 einen we aie nc· sentlichen Fortschritt. Es wird mindestens ein Sat werden 60 von Waschholländem eingespart, die alkalische Flüs Abküh- sigkeit besser ausgenutzt, und die Reinheit des Brei wird verbessert, da die Schnitzel beim Aufschließe! mit zunehmend stärkerer alkalischer Flüssigkeit ii Berührung gebracht werden. Beim Verfahren nacl

besondere m

aus. D.e stark ^Ä^hiarze Flüsg nach oben, verdrangt die «"**"· _FrwärmUng den den Schnitzeln und besorgt nach Erwarmu g _g Shitl wobei der Brei una

Flüssigkeit aus d

_zurück In _durch die

dem Brei ausg

verstärkte Flüssgke, M ^
tauscher 26 (vgl. Fig.2) ^aS
den Kocher gegeben, wo sie nach Einwasch-ZonestromL fische weiße

Beim Auswasch-Schntt «"au _am

Flüssigkeit in der Α*·«^^^^«,. Boden des Kochers ^ aus dem « β _{dic He}.

indem sie mit Wasser 25 «™™^ JL' d

micellulosen und andere V^ mit der verbrauchten weißen ^ W^^_{u!iert un}d len durch den ^«fCt inTe ^inwaschdann am nächst höheren lNivea _Zoncn

Zone des Kochers Wgj¹" J£ gd über grenzen aneinander an
Ll jede ^«SS

• ^OL·Sander über, 65 der Fig.2 können außerdem der Einlaug-Bntticl gehen meinaiiu . - · _wcitcrc Waschholländcr wecfallen.

und in

Verunreinigungen

e Tempe-Heikelströmen und einige weitere Waschholländcr wegfallen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind in folgenden zwei Beispiele angegeben.

309637 23;

**" ίο

lieh betriebenen Kocher bei einem Druck von

Beispiel I 7,35 kg/cm² entsprechend einer Temperatur von

171,6" C 60 Minuten lang vorhydrolysiert.

Unter Anwendung des Verfahrens nach der Fig. I Am unteren Ende der Vorhydrolyse-Zonc werden

werden Gummi-Baumschnitzel in einem kontinuier- 5 die Schnitzel mit schwach alkalischer schwarzer

lieh betriebenen Kocher 60 Minuten lang bei einem Flüssigkeit in Berührung gebracht, die, im Gegen-

Druck von 7.35 kg/cm- entsprechend einer Tempera- strom zu den Schnitzeln, im Kocher nach oben

tür von 171.7 C Vorhydrolysiert. strömt. Diese schwarze Flüssigkeit und das während

Am unteren Ende der Vorhydrolyse-Zone werden der Vorhydrolysc entstehende Hydrolysat werden

die Schnitzel mit schwach alkalischer schwarzer io durch Filter 17 abgezogen, und auf bekannte Weise

Flüssigkeit in Berührung gebracht, die im Gegen- werden Wärme und Chemikalien aus der Mischflüs-

strom zu den Schnitzeln im Kocher nach oben sigkeit wiedergewonnen.

strömt. Die schwarze Flüssigkeit und das während Die Schnitzel brauchen etwa 2 Stunden, um durch

der Hydrolyse gebildete Hydrolysat werden durch die auf etwa 166.2 C gehaltene K.raftaufschluß-

dic Filter 4 abgezogen, und die Wärme und die Che- 15 Zone zu strömen. Beim Strömen der Schnitzel, durch

mikalicn werden auf bekannte Weise aus der Misch- die Kocher werden die nicht cclluloseailigcn Bc-

flüssigkcit wiedergewonnen. standleilc durch die zunehmend stärkere alkalische

Die Schnitzel brauchen zum Durchströmen der Aufschlußflüssigkeit abreagiert bzw. verdrängt Die

Kraftaufschlußzone, die auf einer Temperatur von Aiifschlußflüssigkcit besitzt am Boden der Auf-

etwa 166.2 C gehalten wird, etwa 2Stunden Beim 20 schlußzonc mit etwa 60g aktivem Soda (Na,O) pro

Herabströmen im Kocher werden Bestandteile, die Liter ihre maximale Konzentration. Die Temperatur

nicht aus Cellulose bestehen, durch die zunehmend wird durch Abziehen relativ kalter Lauue aus dem

stärkere alkalische Aiifschlußflüssigkcit abreagiert oberen Teil der Einwasch-Zone durch Erhitzen dcr-

bzw. verdrängt, die ihre maximale Konzentration am selben und durch erneutes Einleiten derselben in den

unteren Ende der Aufschlußzonc mit etwa 60 g akti- 25 Kocher gesteuert.

\cm Soda (Na₂O) pro Liter erreicht. Die Temperatur Am Boden der Einwasch-Zone werden die Schiiit-

wird dadurch gesteuert, daß relativ kalte alkalische zel mit der Waschflüssigkeit in Berührung gebracht,

Flüssigkeit am oberen Ende der Einwasch-Zone ab- die, im Gegenstrom zu den Schnitzeln, im Kocher

gezogen, erhitzt und wieder in den Kocher eingeführt nach oben strömt. Die Waschflüssigkeit enthüll Al-

"^:r"· so ka'i. das in der Auswaschzonc aus den Sehn' /ein

Am Boden des Kochei wird starke alkalische ausgewaschen wird. Die Temperatur wird auf weiße Flüssigkeit zugegeben, deren Soda-Konzen- 48,9 C eingestellt, indem vom oberen Teil dci Austration einer scheinbaren NaOH-Konzentration von wasch-Zone die Waschflüssigkeit abgenommen abetwa IIO g/l entspricht und die sich auf einer Tem- gekühU und erneut in den Kocher 20 eingeleitet wird. peratur von etwa 48.9 C befindet. Ein Teil dieser 35 Bei 23 wird aufbereitete weiße Flüssigkeit in euer Flüssigkeit strömt im Kocher nach oben und ver- Menge von 524,1 kg aktiver Soda pro Tonne dci drängt die schwächere schwarze Flüssigkeit. Ihre lufttrockenen fertigen Breis bei 0 11 ke aktivem Soda Temperatur nimmt stetig zu. Am oberen Ende der (Na.,O) pro Liter weißer Flüsigkeit Γη einem VoIu-Einwaschzone schließlich wird sie abgezogen und auf men von 5121,1 l'Tonne des lufttrockenen BnHs eindie Aufschlußtemperatur von etwa 166.2° C gc- 40 geleitet. Wenn diese verstärkte und abgekühlte Flüsbrachl. Die schwarze Flüssigkeit wird in die Gewin- sigkeit erneut in den Kocher gegeben wird dann ernungszone geleitet, wie bei 4 dargestellt (F i g. 1). Die reicht die Soda-Konzentration in den Schnitzeln etwa Bezugsz.ffcr4 bezeichnet F.ltereinrichtungen. 120 g'l an scheinbarem NaOH während die Tcmpc-

Der andere Teil dieser stark alkalischen weißen ratur etwa 48,9 C beträgt Diese Flüssigkeit strömt Flüssigkeit wird mit dem Brei aus dem Kocher aus- 45 im Kocher nach oben und verdrängt die schwächere gestoßen. Aufbereitete weiße Flüssigkeit wird bei 10 schwarze Flüssigkeit. Ihre Temperatur nimmt schrittin einer Menge von 524 I kg an aktivem Soda (als weise zu. Die Flüssigkeit wird dann am oberen Ende Na₂O) pro Tonne des luflgetrockncten fertigen Breis der Einwasch-Zone abgezogen, auf die volle Auf- bei 0,11 kg aktivem Soda (Nap) pro Liter weißer Schlußtemperatur von etwa 166,2' C eebracht und ir Flüssigkeit in einem Volumen von 5121,1 l/Tonne 50 gleicher Höhe erneut in den Kocher eingeleitet des lufttrockenen Breis eingeleitet Anstatt wie im Beispiel 1 und in d·· Fiel einer

Der Brei wird in den Einlaug-Bottich 9 eingeleitet, getrennten Einlaug-Bottich zu verwenden wird hiet

in dem seine Temperatur zeitlich derart eingestellt im unteren Teil der Einwasch-Zone des Kochers eine

wird, daß der Brei eine Stunde lang bei einer Tcmpe- ausreichende Stehzeit zum Einlaugen bei einer Tem

ratur von 48,9^ C gehalten wird. Die Volumina und 55 peratur von etwa 48,9" C und einer Soda Konzentra

Konzentrationen im Bottich 9 werden derart einge- tion von 120 g/I an scheinbarem NaOH vorgesehen

stellt, daß der Brei eine Konsistenz von etwa 3 ·/» be- Am Boden des Kochers wird bei 25 fF i e ') Was

S⁰JiU¹Sn d« Soda-Konzeniratkm als scheinbares ser zugegeben. Ein Teil davon strömt im Koche,

NaOH 120 g, I betragt. nach oben und verdrängt die stark alkalische Flüssig

Der Brei aus dem Einlaug-Bottich 9 wird dann zu- 60 keit und die Hemicellulosen Der restliche Teil wire

sammen mit Waschwasser 12 über Waschhohänder mit dem Brei vom Kocher bei 21 abgegeben

"geleitet. ^Durch Erhöhung der Vorhydrolysedaucr nimm

zwar der Anteil an beständigen Pentosanen (Hemicel

Beispiel 2 lulosen) im Brei, doch gleichzeitig auch die Gesamt

65 ausbeute des erfindungsgemäß behandelten Breis ab

.^_ru . . _. , ^da, wahrscheinlich ein hydrolytischer Abbau der CeI

Unter Anwendung des Verfahrens nach der F1 g. 2 lulose stattfinde». Da dit Rayonfestiekeit durch zi

werden Gummihaumschnitzel in einem kontinuier- lange Vorhydrplysedauer ebenfalls abnehmen kann

auf die 48,9 C (I

des Pentosangchaltcs einerseits um.I Jy ™ Jt'sehen ^ _{verminderten numerischcn} Wertes der

lyse natürlich von der Art und den E.genschaften der _{handcUen ßreie b},_{eichen außerdcm} zu einer größeren

behandelten Schnitzel ab. n_Pi_sniel 1 und Helligkeit als die üblichen Breie.

Bei der Nachbehandlung nach dem Be.spjeM und g _{Untcrschicd ist der}, daß s.ch beim crdcr Fig.l werden in jeder ^asch-Stufc Volumma _äßen Verfahren die Permanganat/ah des Waschwassers und Volum.nade, Verfranbunfc Mn g g _crnicdrigl. d.h.. der Brei bleicht verwendet, die dem 1,1- bis I.Sfachen VcurneMfcr α _{und die An[orderungcn an dl}, Bleichm.tU: Flüssigkeit entsprechen die dem Brei bei ^"¹J? insbesondere Chlor, werden geringer. Zusammen ml sistcnz von 12·/. verbleibt. Dies kann beim «ein vergrößerten Gesamtausbeute, die von den Holder Anlage eingestellt werden und sollte » JJ^J * _crz ⁸ _{icU wird}, _lcichen diese Vorteile de Kosen sein, daß die Sodavcrluste und die An ^ürdc:^run^ J_{n füf dic notwcndig}c Aufbereitung der Alkalien (SockO die Aufbereitung so gcnng wie möglich s.nd wenn

das Volumen der Verdrängung zu groß ι ^l· ^" ^ _{w dcr gcringe}rcn Anforderungen beim an-

die den «erdampfein ^^uh.^_h ^M'Xf _a^?sciS schließenden Bleichen können die nachbehandeln die zum Aufbereiten ^cr °^rderl!^ch" ^* ™ _{da e}in _ao Cellulosebreie bei gleichzeitiger merklicher Vcrbesse-

weißer Flüssigkeit großer als notwegg, da c Rayonfestipkeit und der Rayonermudung π

Überschuß an weißer ^alteIlsc^i^_t ^g^^U _de_r ^C Ein- wirtschaftlicher Weise bis zu einer hohen Hclhgkeu

Verdrängen der schwarzen Flus^sigkut ,«^r _d Sauberkeit gebleicht werden, indem der Chlor,,-

wasch-Stufe benötigt wird, oben als ausmc.cn _{Schritt und} die anschließende Alzm.ttcl-ΐΛ.

Flüssigkeit zur Aufbereitungsanlage 4Ubg fuhrt^ fc ^ ,_{assen werden und cin Minimum} an

den muß. Wenn das Volumen der Jc ^angung _hlorit verwendet wird und statt dessen cn

klein ist. dann können die,^^'^Χ^' _ver. oder mehrere Behandlungsstufen mit Chlordioxid

mäßig groß werden, weit es nicht vdbj^ Reinigung des Breis angeschlossen werden,

drängt und in der Auswaschstufe wiedergewönne· ^^ ^ ^ b^ _{Blcichverfahren kann die} Qualuai

wird. . ^_,„..„ n„„i^o wird ^o nicht nachbehandelter löslicher Breie zwar ebenfalls Bei der Behandlung '^^''"""^"heinbarem ' verbessert werden, doch können wegen der ernonic·.· eine Konzentration von 120 gΛ ^an .^^"t, Anforderungen an die Bleichmittel im Vergleich /ur NaOH bei 48.9" C fur etwa eine Stunde bevorzug _Bcarbeitung ^fr _nachbchandeltcr Breie die Kosten über doch kann die Emlaug-Zc.t zwischen 5 und I^ M. B _und ^ _ßre. _{wird auch mcht auf ul}, nuten schwanken. Die Einlaug-Temperdturen können ' _leicf_e Helligkeit und Sauberkeit gebleicht. zwischen 12,1 und 82,2-C liegen. _Konzen- Bei einem Ausführungsbeispiel hierfür wird der Bei höheren Temperaturer «nd1 hoheje Konz _{nachbchandelte Bici bei e}inem pH-Wert von 3.1 und trationen der Einlaug-Flussigkcit notwemng^ Konsistenz von 3 ··. 40 Minuten lang einer Sauschen 50 und l50g/l an ^ "^ _Kon"stenz des rebehandlung unterzogen. Der Brei wird dann aul Briis^k*S«nd^1anta^ri?w zwischen i und ₄o einer Saugtrommel gewaschen und mit Lauge neutra-6 ?.^ISund vorzugsweise bei 3 »/o liegen AiIe gönnten _tsiert. _ ^ _ans,_chließ_end mit etwa 0,4 ·/. Chlor-Größen sind jedoch mch^^^fSt ₂ dioxyd, bezogen auf den Brei, bei einer Konsistenz nach dem in der Fig.2 ^⁰!"":,;¹¹ _{Fi stark wäß}. von 1O₁O⁰Zo und einer Temperatur von etwa 65,6 C liegt die BetricbskoMistenz b« ^.^t^^ ^ ^ ^ ^ ^^ _{lang gebleicht und anschließend} gewa-

MS erfolgt eine etwa 70 Minuten dauernde , <rak-JJ l 02 Nihdd bc

SSiSgX ^^ r^^^S^ein MS erfolgt eine etwa 70 Minuten dauernde , <rak

die zum Nachbehandeln dient und«^{l a}"™ ^ JJ ·_{οη tion des} l_{reis mit e}twa 0,2» ο Natriumhydroxyd, bc-

7.um schnellen Steuern dei^ *lkaiM"> _{{lreten< zogen auf den} Brei, bei einer Konsistenz von etwa wahrend des_xE^aug^en^wenn Stonwg^ ^ ^ ^ _{ufld einer Temperatur von 82},₂o_C, worauf

Das starke Ätzmittel Kann emc der Brei gewaschen wird.

10 bus 75 Gewichtsprozent NaOH autweiscru nächster Schritt folgt eine 190 Minuten

Die beim Eüüaugen verwendeten ^mperatu^^ ^^ _{ßleiche mU etwa Q>}, _{0 β chlordioxid}, bezo-

und Konzentrationen hangen ^vo" · , ■ _{der gen au}f _den Brei, bei einer Konsistenz von 10,0·.

Größen ab, beispie^e^, vonto^~_{ηΐΓΗΐίοη 55} ^& _{md bei} einer Temperatur von 7U"C. worauf der

frischen weil^ Hussigke.t nuttlicnen ν ^ gewaschen wird.

der minimal zulassigen Konzent^non in ? Schließlich folgen im Bedarfsfall noch Hypochlo-

rierten Au&chtaOflfcBil^^¹«^^^ _rit._Stufen, um die endgültige Viskosität zu steuern,

Temperatur beim Einlaugen ^und °^ _{ll f d} Bei mit Schwefeldioxyd 45 Minuten lang

ricu^ii run***»-——-?■ ._mA _der Wirksamkeit ni-aiuien, um uic cnu₆umgc »i»^»»' »■- — -

Temperatur bein» Einlaugen ™« «g^_{d Im all}. _{worauf der} Brei mit Schwefeldioxyd 45 Minuten lang der Verdrängung^ aufJ&J!Sn wn 98,5 ·/. (ge- 6o bei 48,9 C und einer Konsistenz von 6,5·. auf

gemeinen wird ein ^^M^-?^I J_entration η g/I einen pH-Wert von 2,9 gebracht wird. Der gebleichte bleicht) erhalten wenn nur de g"^£ JJ % _{Brei w} ^P _{ird schlieB},ich gewaschen und ist zur Weiteru„;„K,r._m NaUH unu ^_{n Be}.^_{iei i20g/] bd verarbeitU}n_g fertig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (11)

1 632 Palentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines löslichen Cellulosebreis. bei dem Cellulosefasermaterial, das Lignin und Hemicellulosen enthält, vorzugsweise nach einer Vorhydrolyse, durch Abwänsleiten im Gegenstrom zu aufwärts strömender alkalischer Aufschlußflüssigkeit durch eine Aufschlußzone mit alkalischer Flüssigkeit kontinuicrlieh aufgeschlossen, die \ erbrauchte alkalische Flüssigkeit abgezogen und gewonnen und der aus der Aufschlußzone erhaltene Brei zur Entfernung der Hemicellulose!¹, mit Alkali eingelaugt wird, wobei die alkalische Flüssigkeit eine höhere Alkalikonzentration als die Aufschlußflüssigkeit besitzt, und anschließend zur Entfernung des Aikalis mit Wasser gewaschen wird, dadurch gekcnnzcicnnct. daß man den zuvor aufgeschlossenen Brei nacheinander in eine alkalische Waseh/one. eine Einlaugzone und eine Waschzone mit Wasser als Waschflüssigkeit leuet, daß man die alkalische Flüssigkeit am Boden der alkalischen Waschzone im Gegenstrom zu dem Brei einführt, daß die alkalische Flüssigkeit, die z;j die Aufschlußflüssigkeit von dem aufgeschlossenen Cellulosebrci verdrängt, von dem Brei am oberen Ende der Alkaliwaschzone abgezogen und mindestens ei" Teil der abgezogenen Flüssigkeit anschließend auf die Aufschließtemperatur erhitzt und in die Au'scnließzc .ie eingeführt wird, daß die alkalische Flüssigkeit zuerst dazu verwendet wird, um den aufgeschossenen Brei einzulaugen, anschließend \on dem eingelaugten Brei durch Wasser verdrängt wird, drittens dazu verwendet wird, um die verbrauchte Arbeitsflüssigkeit aus dem aufgeschlossenen Brei zu verdrängen, und viertens zum Aufschließen des CeI-lulosefasermaterials verwendet wird und daß das Verdrängen der alkalischen Flüssigkeit von dem eingelaugten Brei, das Verdrängen der verbrauchten Flüssigkeit durch die alkalische Flüssigkeit von dem aufgeschlossenen Brei und das Einlaugen des aufgeschlossenen Breis in der alkalischen Flüssigkeit mehrfach nacheinander durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische Flüssigkeit nach ihrer Verwendung zum Verdrängen von verbrauchter Aufschlußflüssigkei». aus dem aufgcschlossenen Brei in der Waschzone zum Aufschließen des Cellulosefasermaterials verwendet oder zur Einlaug-Stufe zurückgeströmt oder teils zum Aufschließen verwendet und teils zur Einlaug-Stufe zurückgeströmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der alkalischen Flüssigkeit vorzugsweise während des Einlaug-Schrittes aufbereitete alkalische Flüssigkeit zugegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufbereitete Flüssigkeit 75 Gewichtsprozent eines Alkali enthält.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschließen, das Verdrängen der verbrauchten Aufschlußflüssigkeit und vorzugsweise das Verdrängen der alkalischen Flüssigkeit aus dem eingelaugten Brei in benachbarten Zonen in einem hydraulischen System durchgefühlt wird, wobei jede Zone von einer benachbarten Zone durch andere. Temperaturen und Alkalikonzentrationen unterschiedlich ist.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aurschluß bei Temperaturen oberhalb von 100° C und das Einlaugen bei Temperaturen unterhalb von ICKJ C durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschluß bei einem Druck oberhalb einer Atmosphäre und das Einlaugen bei einem Druck von etwa einer Atmosphäre durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Brei 5 bis 120 Minuten lang bei einer Konsistenz \on 1 bis 6°Ό einer Alkalikonzentraüon von 40 bis 150gl als scheinbare NaOH und einer Temperatur von 21 und 82 C in der alkalischen Flüssigkeit eingelaugt wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei in Gegenwart mindestens eines oberflächenaktiven Stoffes eingelaugt wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgeschlossene Brei vor dem Einlaugen in der alkalischen Flüssigkeit gekühlt wird.

11 Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10. dadurch gekennzeichnet, daß der Brei nach der Verdrängung der alkalischen Flüssigkeit aus dem eingelaugten Brei angesäuert, gewaschen, neutralisiert und gebleicht wird, woei das Bleichen zunächst mit Chlordioxyd und zuletzt mit Hypochlorit vorgenommen wird.