DE19959826A1 - Verfahren zur Verminderung und/oder Vermeidung von Ablagerungen von Holzinhaltsstoffen - Google Patents

Verfahren zur Verminderung und/oder Vermeidung von Ablagerungen von Holzinhaltsstoffen

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung und/oder Verminderung von Ablagerungen von flüchtigen und nicht flüchtigen Holzinhaltsstoffen in gasführenden Systemen, wobei zumindest einige der flüchtigen Holzinhaltsstoffe zumindest teilweise in den gasführenden Systemen kondensieren und das Gas mindestens eine Verbindung enthält, die DOLLAR A - ein ähnliches Kondensationsverhalten aufweist wie die flüchtigen Holzinhaltsstoffe, DOLLAR A - Ablagerungen von flüchtigen Holzinhaltsstoffen und/oder deren Reaktionsprodukten zumindest vermindert. DOLLAR A Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verminderung und/oder Vermeidung von Ablagerungen von Holzinhaltsstoffen an Maschinen und/oder Anlagenteilen zur Herstellung von Holzfaserstoffen aus Holzschnitzeln, bei dem die Zerfaserung des Holzes in Gegenwart einer Verbindung erfolgt, die: DOLLAR A - auf den Oberflächen der Maschinen und/oder Anlagenteile einen Film bildet und DOLLAR A - Ablagerungen von flüchtigen Holzinhaltsstoffen und/oder deren Reaktionsprodukten zumindest vermindert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung und/oder Verminde­ rung von Ablagerungen von flüchtigen und nicht flüchtigen Holzinhaltsstoffen in gas­ führenden Systemen, wobei die flüchtigen Holzinhaltsstoffe zumindest teilweise in den gasführenden Systemen kondensieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Verminderung und/oder Vermeidung von Ablagerungen von Holzinhaltsstoffen an Maschinen und/oder Anla­ genteilen zur Herstellung von Holzfasern aus Holzschnitzeln.
Bei der Bearbeitung von Holz, der Produktion und Verarbeitung von Zellstoff und/oder der Papier-, Karton- oder Formfaserherstellung werden oftmals flüchtige Holzinhaltsstoffe frei, die dann in gasführenden System kondensieren und dort feste Ablagerungen bilden. Durch diese Ablagerungen erhöht sich z. B. der Druckverlust der Rohrleitungen, reduziert sich die Trennleistung von gegebenenfalls vorhandenen Zyklonen und werden Regeleinrichtungen blockiert, so daß die Gasleitungen geöffnet und beispielsweise mit Hochdruckaggregaten gereinigt werden müssen. Diese Reini­ gung ist sehr kostenintensiv und stört den jeweiligen Herstellungsvorgang.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Ablagerung von flüchtigen und/oder nicht flüchti­ gen Holzinhaltsstoffen in gasführenden Systemen zumindest vermindert wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Vermeidung und/oder Verminderung von Ablagerungen von flüchtigen und nicht flüchtigen Holzinhaltsstof­ fen in gasführenden Systemen gelöst, wobei zumindest einige der flüchtigen Holzin­ haltsstoffen zumindest teilweise in den gasführenden Systemen kondensieren und das Gas mindestens eine Verbindung enthält, die
  • - ein ähnliches Kondensationsverhalten aufweist wie die flüchtigen Holzinhalts­ stoffe,
  • - Ablagerungen von flüchtigen Holzinhaltsstoffen und/oder deren Reaktionspro­ dukten zumindest vermindert.
Flüchtige Holzinhaltsstoffe im Sinne der Erfindung sind alle Holzinhaltsstoffe, die bei Temperaturen oberhalb von 20°C einen Dampfdruck aufweisen. Reaktionsprodukte im Sinne der Erfindung sind jegliche Produkte, die die flüchtigen Holzinhaltsstoffe nach der Kondensation, z. B. durch Polymerisation, bilden.
Da die kondensierten flüchtigen Holzinhaltsstoffe und deren Reaktionsprodukte auf den Oberflächen der gasführenden Systeme oftmals einen klebrigen Film ausbilden, weisen die Ablagerungen meist noch nicht flüchtige Holzinhaltsstoffe, z. B. feine Holzpartikel, auf, die sich aus dem Gasstrom abscheiden und an den klebrigen Fil­ men anhaften.
Erfindungsgemäß weist die Verbindung ein ähnliches Kondensationsverhalten auf wie die Holzinhaltsstoffe; d. h. die Verbindung und die Holzinhaltsstoffe kondensieren vorzugsweise an derselben Stelle in dem gasführenden System und bilden dort vor­ zugsweise einen Film.
Vorzugsweise ist die Verbindung ein Dicarbonsäureester. Besonders bevorzugt ist der Dicarbonsäureester ein Dicarbonsäuredialkyl- und/oder diisoalkylester von C2-­ C12 Dicarbonsäuren mit C1-C13 n- und/oder iso-Alkanolen wie Di-n-butyloxalat, Di­ n-butylmalonat, Di-n-butylsuccinat, Di-n-butylglutarat, Di-n-butyladipat, Di-n­ butylsuberat, Di-n-butylsebacat, Dimethyladipat, Di-n-propyladipat, Diisopropyladipat, Diisobutyladipat, Di-tert-butyladipat, Di-isoamyladipat, Di-n-hexyladipat, Di-(2- ethylbutyl)adipat, Di-(2-ethylhexyl)adipat, Diisodecyladipat sowie Dimethylphthalat, Diethylphthalat, Di-n-butylphthalat, Diisobutylphthalat, Di-(2-ethylhexyl)phthalat und Diisodecylphthalat sowie die entsprechenden Terephthalsäureester und die Diester der C9-Dicarbonsäure (Trimethyladipinsäure) und der Dodecandicarbonsäure.
Ganz besonders bevorzugt ist jedoch die Verbindung ein Di-n-Alkyladipinsäureester und/oder ein Di-iso-Alkyladipinsäureester. Am meisten bevorzugt ist die Verbindung n-Dibutyladipat.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Vermeidung und Verminderung von Ablagerungen von flüchtigen oder nicht flüchtigen Holzinhaltsstoffen in gasfüh­ renden Systemen beliebiger Art. Vorzugsweise sind die gasführenden Systeme je­ doch Teil einer:
  • - Holzverarbeitungsanlage, insbesondere einer Anlage zur Herstellung von Holzfaserstoff und/oder Holzfaserplatten,
  • - Anlage zu Herstellung von Zellstoff,
  • - Zellstoffverarbeitungsanlage,
  • - Papier- oder Kartonherstellungsanlage und/oder
  • - Anlage zur Herstellung von Teilen oder Gegenständen aus Formfasern.
Ganz besonders bevorzugt ist das gasführende System Teil einer Anlage zur Her­ stellung von Thermo-Mechanical-Pulp (TMP) oder einer Hackschnitzel-Refineran­ lage, wie sie in der WO 96/41914 beschrieben ist, die hiermit als Referenz eingeführt wird und somit als Teil der Offenbarung gilt.
Das Gas, das durch die gasführenden Leitungen strömt, kann jedes beliebige Gas sein, das jedoch vorzugsweise Wasserdampf aufweist.
Vorzugsweise wird die Verbindung gasförmig in das Gas dosiert. Der Fachmann er­ kennt, daß die Verbindung jedoch auch im flüssigen Zustand in das Gas dosiert wer­ den kann und dann dort in einen gasförmigen Zustand überführt wird. Die Dosierung erfolgt vorzugsweise kontinuierlich.
Die Dosiermenge der Verbindung hängt von der Konzentration der flüchtigen Holzin­ haltsstoffe in dem Gas und dem Gasvolumenstrom ab. Vorzugsweise beträgt die Konzentration 100-5000 ppm, besonders bevorzugt 200-2000 ppm und ganz beson­ ders bevorzugt 300-1000 ppm.
Vorzugsweise wird die Verbindung in einer solchen Menge in das Gas dosiert, daß sich keine Ablagerungen an flüchtigen oder nicht flüchtigen Verbindungen und/oder deren Reaktionsprodukten auf den Oberflächen der gasführenden Systeme bilden bzw. daß sich bereits gebildete Ablagerungen wieder ab- und/oder auflösen. Dem­ entsprechend wird die Dosierung der Verbindung vorzugsweise automatisch gere­ gelt. Als Regelparameter wird vorzugsweise der Druckverlust in den Rohrleitungen des gasführenden Systems und/oder der Abscheidegrad von Zyklonen, die sich in dem gasführenden System befinden, genommen. Ebenfalls bevorzugt werden als Regelparameter auch der Gasvolumenstrom und die Konzentration an flüchtigen Holzinhaltsstoffen im Gas oder die Flächenbelegung eingesetzt.
Da die oben genannten Herstellungsverfahren in der Regel in der Gegenwart von Wasser durchgeführt werden und das Wasser zumindest teilweise verdampft, wird die Verbindung in einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens direkt in das Wasser dosiert. In diesem Fall muß die Verbindung ebenfalls wasserdampfflüchtig sein.
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, daß die gasführenden Systeme seltener gereinigt werden müssen und die Anlagen deshalb eine längere Laufzeit haben. Da z. B. Zyklone nicht mehr von Ablagerungen zugesetzt werden, bleibt deren Trennfä­ higkeit erhalten. Bereits bestehende Ablagerungen werden vermindert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfah­ rens zur Verminderung und/oder Vermeidung von Ablagerungen von Holzinhalts­ stoffen an Maschinen und/oder Anlagenteilen zur Herstellung von Holzfasern aus Holzschnitzeln (Hackschnitzeln).
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Verminderung und/oder Vermeidung von Ablagerungen von Holzinhaltsstoffen an Maschinen und/oder Anlagenteilen zur Herstellung von Holzfaserstoffen aus Holzschnitzeln ge­ löst, bei dem die Zerfaserung des Holzes in Gegenwart mindestens einer Verbindung erfolgt, die:
  • - auf den Oberflächen der Maschinen und/oder Anlagenteile einen Film bildet und
  • - Ablagerungen von flüchtigen Holzinhaltsstoffen und/oder deren Reaktionspro­ dukten zumindest vermindert.
Ablagerungen im Sinne der Erfindung sind jegliche Ablagerungen von Holzinhalts­ stoffen in gas- und/oder wasserführenden Systemen und/oder an sonstigen Anlagen- oder Maschinenteilen, die zur Herstellung von Holzfaserstoffen eingesetzt werden.
Vorzugsweise ist die Verbindung ein Dicarbonsäureester. Besonders bevorzugt ist der Dicarbonsäureester ein Dicarbonsäuredialkyl- und/oder diisoalkylester von G2- C12 Dicarbonsäuren mit C1-C13 n- und/oder iso-Alkanolen wie Di-n-butyloxalat, Di­ n-butylmalonat, Di-n-butylsuccinat, Di-n-butylglutarat, Di-n-butyladipat, Di-n- butylsuberat, Di-n-butylsebacat, Dimethyladipat, Di-n-propyladipat, Diisopropyladipat, Diisobutyladipat, Di-tert-butyladipat, Di-isoamyladipat, Di-n-hexyladipat, Di-(2- ethylbutyl)adipat, Di-(2-ethylhexyl)adipat, Diisodecyladipat sowie Dimethylphthalat, Diethylphthalat, Di-n-butylphthalat, Diisobutylphthalat, Di-(2-ethylhexyl)phthalat und Diisodecylphthalat sowie die entsprechenden Terephthalsäureester und die Diester der C9-Dicarbonsäure (Trimethyladipinsäure) und der Dodecandicarbonsäure.
Ganz besonders bevorzugt ist die Verbindung jedoch ein Di-n-Alkyladipinsäureester und/oder ein Di-iso-Alkyladipinsäureester. Am meisten bevorzugt ist die Verbindung n-Dibutyladipat.
Die Ester können allein oder in Kombination mit wasserlöslichen oder wasserunlösli­ chen Lösungsmitteln als wasserfreie oder wasserhaltige Lösung oder als wasserhal­ tige Dispersion, vorzugsweise Emulsion, zum Einsatz gelangen. Geeignete Lö­ sungsmittel sind n- und iso-Alkanole, flüssige Kohlenwasserstoffe, Aceton und an­ dere bekannte Lösungsmittel, insbesondere werden natürliche Öle oder modifizierte natürliche Öle, wie Rübölmethylester eingesetzt.
Bei der Herstellung der Dispersionen werden nichtionogene, ionische und amphotäre, insbesondere nichtionische Tenside als Emulgatoren verwendet.
Geeignete nichtionische Emulgatoren sind beispielsweise Oxalkylether, vorzugs­ weise Oxethylate und/oder endständig blockierte Oxethylate von Fettalkoholen und Fettsäuren bzw. Ölen. Als anionische Emulgatoren sind Alkyl- und/oder Arylsulfonate, α-Olefinsulfonate, α-Sulfofettsäureester, Sulfobernsteinsäureester so­ wie Alkylsulfate und Ethersulfate sowie carboxymethylierte Oxethylate und Seifen geeignet. Die Herstellung der vorzugsweise stabilen Emulsionen ist bekannt. Beispielsweise wird die hydrophobe Phase in die wäßrige emulgatorhaltige Phase eingetragen und unter Rühren und Umpumpen dispergiert.
Vorzugsweise weist die Anlage zur Herstellung von Holzfaserstoffen mindestens einen Refiner auf, wie er z. B. aus der WO 96/41914 oder aus der WO 96/35016 be­ kannt ist. Diese Patentanmeldungen werden hiermit als Referenz eingeführt und gelten somit als Teil der Offenbarung.
Vorzugsweise wird der Disäurecarbonester vorzugsweise zusammen mit dem Klar­ filtrat in den Refiner dosiert. Die Dosierung erfolgt vorzugsweise kontinuierlich. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicarbonsäureester-Konzentration in dem ersten Refiner 100-5000 ppm, besonders bevorzugt 200-2000 ppm und ganz besonders bevorzugt 300-1000 ppm.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für Maschinen und Anlagen zur Holz­ zerfaserung jeglicher Art. Vorzugsweise sind die Maschinen und/oder Anlagen je­ doch Teil des TMP-Verfahrens oder eines Verfahrens, wie es in der WO 96/41914 beschrieben ist.
Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es, die Laufzeiten von Maschinen und Anla­ gen zur Herstellung von Holzfaserstoffen erheblich zu verlängern. Die Anlagen sind besser regelbar, und die Standzeit der Mahlgarnitur des Refiners kann verlängert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in bereits bestehende Anlagen inte­ griert werden. Bereits vorhandene Ablagerungen werden durch das erfindungsge­ mäße Verfahren vermindert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Fig. 1 erläutert. Die Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Fig. 1 zeigt ein Verfahrensfließbild zur Herstellung von Thermo-Mechanical-Pulp (TMP). Gereinigte Hackschnitzel werden in die 1. Refinerstufe gefördert und dort in der Gegenwart von Klarfiltrat und 330 ppm TALLOFIN® TMP mechanisch zerlegt. TALLOFIN® TMP ist ein Produkt der Stockhausen GmbH & Co. KG, das 40 Gew.-% Di-n-butyladipat und 60 Gew.-% eines nichtionogenen Emulgators enthält. Das TALLOFIN® TMP wird in das Klarfiltrat dosiert bevor dieses in den Refiner strömt. Durch den sehr hohen Energieeintrag entstehen im Refiner (bis zu 22 MW) Tempe­ raturen von oberhalb 200°C und Drucke von 2-3 bar, so daß ein erheblicher Teil des Wassers im Refiner verdampft. Der Dampf wird durch Dampfleitungen aus dem Refi­ ner ab- und einer Wärmerückgewinnung zugeführt. Der Dampf enthält neben flüchti­ gen und nicht flüchtigen Holzinhaltsstoffen auch einen gewissen Anteil an Di-n- butyladipat, so daß die Dampfleitungen, die Zyklone und die Regelorgane in den Dampfleitungen keine oder nur geringe Beläge aufweisen. Aber auch im Refiner selbst bilden sich keine bzw. in stark reduziertem Maß Ablagerungen von Holzin­ haltsstoffen, so daß dieser seltener gereinigt werden muß und die Standzeit der Mahlgarnitur erhöht wird.
Nach der Zerfaserung im ersten Refiner werden die Holzfasern in der 2. Refinerstufe noch einmal mechanisch zerkleinert, bevor sie dann der dem Fachmann bekannten weiteren Behandlung unterzogen werden. Auch in der 2. Refinerstufe entstehen große Mengen Dampf, die der Wärmerückgewinnung zugeführt werden. Der Dampf enthält wiederum neben flüchtigen und nicht flüchtigen Holzinhaltsstoffen auch einen gewissen Anteil an Di-n-butyladipat, so daß die Dampfleitungen, die Zyklone und die Regelorgane in den Dampfleitungen keine oder nur geringe Beläge aufweisen. Aber auch in diesem Refiner selbst bilden sich keine bzw. in stark reduziertem Maß Abla­ gerungen von Holzinhaltsstoffen, so daß dieser seltener gereinigt werden muß und die Standzeit der Mahlgarnitur erhöht wird.

Claims (14)

1. Verfahren zur Vermeidung und/oder Verminderung von Ablagerungen von flüchtigen und nicht flüchtigen Holzinhaltsstoffen in gasführenden Systemen, wobei flüchtige Holzinhaltsstoffe zumindest teilweise in den gasführenden Sy­ stemen kondensieren, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mindestens eine Verbindung enthält, die
  • - ein ähnliches Kondensationsverhalten aufweist wie die flüchtigen Holzinhaltsstoffe,
  • - Ablagerungen von flüchtigen Holzinhaltsstoffen und/oder deren Reakti­ onsprodukten zumindest vermindert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung ein Dicarbonsäureester ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dicarbonsäureester ein Di-n-Alkyladipinsäureester und/oder ein Di-iso- Alkyladipinsäureester ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dicarbonsäureester ein Dibutyladipat ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gasführende System Teil einer:
  • - Holzverarbeitungsanlage, insbesondere einer Anlage zur Herstellung von Holzfaserstoff und/oder Holzfaserplatten,
  • - Anlage zu Herstellung von Zellstoff,
  • - Zellstoffverarbeitungsanlage,
  • - Papier- oder Kartonherstellungsanlage und/oder
  • - Anlage zur Herstellung von Teilen und/oder Gegenständen aus Formfa­ sern
ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Wasserdampf aufweist.
7. Verfahren zur Verminderung und/oder Vermeidung von Ablagerungen von Holzinhaltsstoffen an Maschinen und/oder Anlagenteilen zur Herstellung von Holzfaserstoffen aus Holzschnitzeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerfa­ serung des Holzes in Gegenwart mindestens einer Verbindung erfolgt, die
  • - auf den Oberflächen der Maschinen und/oder Anlagenteile einen Film bildet und
  • - Ablagerungen von flüchtigen Holzinhaltsstoffen und/oder deren Reakti­ onsprodukten zumindest vermindert.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung ein Dicarbonsäureester ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dicarbonsäureester ein Di-n-Alkyladipinsäureester und/oder ein Di-iso- Alkyladipinsäureester ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dicarbonsäureester ein Dibuthyladipat ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinen und/oder Anlagenteile zur Herstellung von Holzfaserstoffen aus Holzschnitzeln mindestens einen Refiner aufweisen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Dicarbonsäureester in den ersten Refiner vorzugsweise zusammen mit dem Klarfiltrat dosiert wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kon­ zentration des Dicarbonsäureesters 100-5000, vorzugsweise 200-2000 ppm, besonders bevorzugt 300-1000 ppm beträgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschinen und/oder Anlagenteile Bestandteile einer Anlage zur Herstel­ lung von Thermo-Mechanical-Pulp sind.
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