DE2302232A1 - Verfahren zur herstellung von pulpe unter anwendung von sauerstoff - Google Patents

Description

unter Anwendung von Sauerstoff

Die Erfindung betrifft die Verarbeitung zur Herstellung von Pulpe durch Vorkochen von faserigem Rohmaterial in einer alkalischen wäßrigen Lösung, die Natriumcarbonat als Hauptbestandteil enthält, bei 90 bis 190°C, Entfasern des vorgekochten Materials und Verpulpen bzw. Aufschließen (pulping)' des entfaserten Materials in Druckgefäßen bei 90 bis 170°C in Gegenwart von Sauerstoff.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pulpe durch Oxydation eines faserigen Rohmaterials unter Anwendung eines Sauerstoff enthaltenden Gases und ein Verfahren zur Herstellung von Pulpe in einem geschlossenen System, in welchem das Verpulpen (der Aufschluß) des faserigen Rohmaterials mit der Wiedergewinnung der Aufschlußchemikalien gekoppelt ist.

In den üblichen Verfahren zum Aufschließen von faserigen Rohmaterialien (pulping fibrous raw materials) wurden Schwefel enthaltende Verbindungen als Aufschlußchemikalien oder-mittöl

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verwendet. Wegen ihrer ausgezeichneten Lignin entfernenden Aktivität wurde die .Verwendung der Schwefelverbindungen als unerläßlich erachtet. Jedoch riefen diese Schwefelverbindungen verschiedene Verschmutzungsprobleme hervor. Um der-'artige Probleme zu lösen, wurden Versuche unternommen, faserige Roh-rmaterialien durch katalytische oxydative Zersetzung.-mit Sauerstoff in Gegenwart von nicht-schwefelhaltigen Natriumverbindungen aufzuschließen, Z.B. lehren die US—Patentschriften 2 673 148 und 2 926 114 Aufschlußverfahren Cpulping processes) unter Anwendung von Sauerstoff als Aufschlußmittel. In diesen Verfahren werden Holzspäne in einer wäßrigen Lösung bei einem p„ im Bereich von etwa 7 bis 9 in einer Atmosphäre von einem unter Druck stehenden, Sauerstoff enthaltenden Gas digeriert, wobei es notwendig ist, den p„ der Lösung während der Aufschlußreaktion in diesem Bereich zu halten. Die p„-Kontrolle kann unter Anwendung eines Puffers, wie Natriumbicarbonat, in Lösung, welches zu der Kochlösung zugegeben wird, erfolgen. Der p„-Wert kann inner, alb des angegebenen Bereichs auch durch kontinuierliche Zugabe eines alkalischen Materials während der Kochperiode in ausreichenden Mengen, um die während der Kochperiode gebildeten freien Säuren zu neutralisieren, aufrechterhalten werden.

In der "Japanese Patent Official Gazette" wird über die offengelegte Anmeldung 46-3901 angegeben, daß diese ein Aufschlußverfahren beschreibt, worin die Aufschlußablauge einer nassen Verbrennung unter Anwendung eines Sauerstoff enthaltenden Gases unterworfen wird, um dadurch organische Substanzen, welche in der Ablauge enthalten sind, zu oxydieren. In diesem Verfahren werden die organischen Substanzen im wesentlichen zu Kohlenstoffdioxyd und Wasser zersetzt, und ein Teil von Kohlenstoffdioxyd wird mit einer alkalischen Substanz in der oxydierten Flüssigkeit umgesetzt, um Bicarbonat zu regenerieren, weiches regenerierte Bicarbonat als Aufschlußsnittel wiederverwendet wird. Ferner wird in diesem Verfahren die alkalische wäßrige Lösung, die als Aufschlußmittel wirkt, auf einen p„—Wert von 7 bis 9 vor ihrer Wiederverwendung gepuffert.

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In jedem der vorstehenden Verfahren erfordern es die Aufschlußbedingungen, daß der p_H-Wert innerhalb eines Bereiches von 7 bis 9 gehalten wird. Es erscheint vernünftig, den p^-Wert im Bereich von 7 bis 9 zu halten, da eine stürmische oxydative Zersetzung durch Sauerstoff außerhalb dieses Bereiches eintreten kann. Aus diesem Grund ist es notwendig, ein Aufschlußmittel (pulping agent) auszuwählen, das in dem Verfahren angewandt werden kann. Insbesondere wird praktisch nur Natriumbicarbonat verwendet. Weiterhin werden in der nassen Verbrennung der Ablauge unter Bedingungen, welche organische Substanzen, die in der Ablauge enthalten sind, im wesentlichen zu Kohlenstoffdi— oxyd und Wasser zersetzen, in der japanischen offengelegten Patentanmeldung 46-3901 die Natriumsalze, welche als Aufschlußagens verwendet werden, zu Natriumcarbonat umgewandelt, und es ist daher sehr schwierig, das Aufschlußmittel in Form von reinem Natriumbicarbonat wiederzugewinnen. Aus diesem Grund wird in der japanischen Patentanmeldung vorgeschlagen, den p„-Wert auf 7 bis 9 durch Absorption von Kohlenstoffdioxydgas, das durch die Zersetzung der organischen Substanzen gebildet wird, und Umwandlung von Natriumcarbonat zu Natriumbicarbonat durch Verwendung von Kohlenstoffdioxydgas, einzustellen.

Von einem anderen praktischen Standpunkt aus gesehen, im Hinblick auf das Aufschließen von faserigen Rohmaterialien durch eine oxydative Behandlung, ergeben sich einige Probleme in Bezug auf die Methode der Einführung der faserigen Rohmaterialien in ein Aufschlußgefäß, in welchem die Aufschlußreaktion unter einem Gesamtdruck von etwa 30 kg/cm durchgeführt wird, wenn Luft als Sauerstoffquelle verwendet wird. Es ist praktisch unmöglich, faserige Rohmaterialien in Form von Spänen oder Bruchstücken kontinuierlich in ein solches Hochdruckgefäß einzuführen.

Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für die Herstellung von Pulpe bereitzustellen, die im wesentlichen frei von Verunreinigungen ist, unter Anwendung von Natriumcarbonat und Sauerstoff enthaltendem Gas.

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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren für die Herstellung von Pulpe, welche für verschiedene Zwecke geeignet ist, bereitzustellen, in welchem Natriumcarbonat, das am leichtesten aus der Aufschlußablauge wiedergewonnen werden kann, direkt als Aufschlußmittel verwendet werden kann, ohne eine p„-Einsteilung vorzunehmen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein geschlossenes System für die Herstellung von Pulpe bereitzustellen, in welchem das Aufschließen (pulping) eines faserigen Materials durch katalytische Zersetzung unter Anwendung von Sauerstoff durchgeführt wird und die Aufschlußablauge gleichzeitig der nassen Verbrennung unterworfen wird, um dadurch das Aufschlußmittel wiederzugewinnen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren für die Herstellung von Pulpe unter Anwendung von Sauerstoff bereitzustellen, wobei ein homogener Kochvorgang und eine Reduktion der Kochzeit und des Druckes erzielt werden, durch Verbesserung des Einflusses von Sauerstoff auf das faserige Material.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Pulpe mit verschiedenen Kochgraden (degrees of cooking) zu erhalten, wobei die Delignifikation nur durch die oxydative Zersetzungsreaktion von Sauerstoff kontrolliert wird.

'Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren für die Herstellung von Pulpe unter Anwendung von Sauerstoff bereitzustellen, durch welches ein faseriges Material kontinuierlich in ein Hochdruck-AufschlußgefSß eingebracht werden kann.

Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden sus der nachfolgenden Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Figuren hervorgehen, wobei

Fig. 1 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen
dem End-p_H der Kochlösung und der Viskosität der
hergestellten Pulpe wiedergibt, und

Fig. 2 ein schematisches Diagramm ist, welches die Reihenfolge der Schritte zur Durchführung der vorliegenden Erfindung wiedergibt.

Die Erfindung basiert auf der Feststellung, daß,insofern, als der p„-Wert der Kochlösung bei 7 bis 9 am Ende der Aufschlußreaktion gehalten wird, es unnötig ist, den anfänglichen p»*-
Wert der Kochlösung auf 7 bis 9 zu halten.

Die Aufschlußreaktion wurde unter Verwendung einer Kochlösung mit p_H-Werten, welche im Bereich von 7 bis 12 durch Anwendung von kaustischer Soda, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat usw. eingestellt wurden, durchgeführt. Der Zusammenhang zwischen
dem End-p_H-Wert der Kochlösung und der erhaltenen Pulpe wurde untersucht. Die Ergebnisse sind in der Fig. 1 wiedergegeben.
Wie daraus hervorgeht, hängt die Viskosität der entstehenden
Pulpe nicht vom anfänglichen p_H~Wert der Kochlösung, sondern
nur vom End-p„-Wert der Kochlösung ab. Es ist ferner ersichtlich, daß, wenn der End-p_H-Wert der Kochlösung im Bereich von 7 bis 9 liegt, dann die höchste Viskosität erhalten wird. Es
wird angenommen, daß der Angriff von Sauerstoff auf die Cellulose bei fortschreitender Ligninentfernung beschleunigt wird, und so muß, um den Sauerstoffangriff auf die Cellulose zu vermeiden und um eine Pulpe mit hoher Dichte zu erhalten, der
End-Pu-Wert der Kochlösung im Bereich von etwa 7 bis 9 gehalten werden. Wenn der p_H-Wert der Kochlösung in der Endstufe
der Reaktion unter etwa 7 liegt, wird eine Reduktion der Viskosität durch Hydrolyse hervorgerufen, und wenn der End-p_H-Wert der Kochlösung oberhalb etwa 9 liegt, besteht die Neigung
zum zufälligen Angriff des Sauerstoffs auf die Cellulose,
selbst in der Anfangsstufe der Aufschlußreaktion, was die
Pulpenqualität nachteilig beeinflußt. Es ist daher bevorzugt, daß der End-p„-Wert der Kochlösung weder unterhalb etwa 7 noch oberhalb etwa 9 liegt. Selbst wenn der p„-Wert der alkalischen

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Kochlösung oberhalb 9 zu Beginn der Aufschlußreaktion liegt, wird die alkalische Substanz zur Neutralisation der während der Aufschlußreaktion gebildeten organischen Säuren verbraucht, was zu einer Erniedrigung des p_H-Werts führt. Demzufolge kann der End-p_H-Wert der alkalischen Kachlösung durch Anwendung geeigneter Temperatur-, Druck-und Reaktionszeit-Bedingungen für das ganze Aufschlußsystem leicht innerhalb des Bereiches von 7 bis 9 eingestellt werden.

Auf Grund der vorstehend genannten Feststellung wird im erfindungsgemäßen Verfahren als Kochlösung eine Lösung, welche Natriumcarbonat als Hauptbestandteil enthält, verwendet.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung von Pulpe bereitgestellt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein faseriges Rohmaterial in einer .wäßrigen alkalischen Lösung, die Natriumcarbonat als Hauptbestandteil enthält, bei einer Temperatur von 90 bis 19O°C vorkocht, das vorgekochte Material durch mechanische Mittel entfasert und dann das ea-, "^r as er te Material in einem unter Druck stehenden Aufschlußgefäß bei einer Temperatur von 90 bis 170°C in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases aufschließt.

Es wurde festgestellt, daß nicht nur die Reaktionstemperatur und der Druck, sondern auch die Berührungsfläche des faserigen Materials mit dem Sauerstoff die Reaktion zum großen Teil beeinflußt. Es wurde insbesondere gefunden, daß die Zunahme der Berührungsfläche die oxydative Reaktion beschleunigt, was zur Folge hat, daß die Ligninentfernung glatt erzielt wird, wodurch die Kontrolle des Köchgrades (cooking degree) leicht wirdj was ein homogenes Kochen und eine Verringerung der Kochzeit und des Druckes zur Folge hat. Es ergibt sich somit, daß die vorliegende Erfindung in der Kontrolle des Kochgrades sehr flexibel ist und daß es ebenfalls möglich ist, Pulpe verschiedener Qualitäten herzustellen, von halb-gebleichter bis zu gewellter Ware.

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Ein faseriges Rohmaterial, das durch mechanische Einwirkung in Stücke zerkleinert oder zermahlen wird, würde nur die Cellulosefaser beschädigen und die Qualität der entstehenden Pulpe verschlechtern₃ Um solche Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vor dem Aufschluß (pulping) durch Sauerstoff das faserige Rohmaterial bei hoher Temperatur in einer Vorkochlösung, welche Natriumcarbonat als Hauptbestandteil enthält, vorgekocht, wodurch eine Zwischenmembran des faserigen Materials erweicht wird, bestehend im wesentlichen aus Lignin. Das faserige Material wird dann durch mechanische Mittel, wie eine Zerfaserungsmaschine, entfasert, und das so behandelte faserige Material wird der Aufschlußstufe zugeleitet.

Da das faserige Rohmaterial vor der Aufschlußreaktion, wie vorstehend beschrieben, entfasert wird, wird es ermöglicht, das entfaserte faserige Material zusammen mit der Kochlösung in das Aufschlußgefäß, in welchem genügend Druck aufgebracht wird, einzupumpen. Dies erlaubt es ferner, das erfindungsgemäße Verfahren leicht kontinuierlich in einem geschlossenen System, wie nachfolgend beschrieben wird, durchzuführen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann das Aufschlußmittel aus der Ablauge, die sowohl aus der Vorkoch- als auch aus der Aufschluß-Stufe entnommen wird, unter Anwendung der üblichen Methoden wiedergewonnen werden, z.B. unter Anwendung des üblichen chemischen Wxedergewxnnungssystems beim Kraftpapier-Verfahren (kraft process).

Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren am wirksamsten in Kombination mit einer Naßverbrennungsbehandlung als chemischem Wiedergewinnungsschritt anwendbar.

Wie vorstehend beschrieben, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Lösung, die Natriumcarbonat als Hauptbestandteil enthält, als Vorkoch- und auch als Koch-Lösung verwendet. Dieses Natriumcarbonat wird zuletzt in einer stabilen Form

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erhalten, wenn die Aufschlußablauge der Naßverbrennung unterworfen wird, und es wird gewöhnlich in Form einer wäßrigen Lösung wiedergewonnen. Obwohl die so wiedergewonnene wäßrige Lösung im allgemeinen einen p„-Wert im Bereich von etwa 9 bis besitzt, kann erfindungsgemäß diese Lösung direkt als Kochlösung ohne Durchführung einer p„-Wert-Korrigierung derselben durchgeführt werden.

Deshalb kann die Aufschlußablauge, .indem man sie lediglich der Naßverbrennungsbehandlung unterwirft, direkt durch Recyclisierung als Aufschlußmittel verwendet werden. Weiterhin kann das Flüssigkeitsgleichgewicht im ganzen System durch Zuführung einer geringen Menge Soda und Wasser, um die Flüssigkeitsmenge auszugleichen, die mit der Pulpe entfernt wird, aufrechterhalten werden. Deshalb wird erfindungsgemäß das gesamte Verfahren, einschließlich der Vorkoch-, Aufschluß- und chemischen Wiedergewinnungs-Schritte, zum großen Teil vereinfacht, und es wird ermöglicht, das Verfahren in einem System mit geschlossenem Kreislauf durchzuführen.

Die wiedergewonnene alkalische wäßrige Lösung, die Natriumcarbonat als Hauptbestandteil enthält, wird sowohl zu der Vorkochals auch.der Aufschluß-Stufe wieder zurückgeführt. Das vorbehandelte Material, das durch mechanische Mittel entfasert wurde, wird der nächsten Aufschlußstufe (pulping step) zusammen mit der alkalischen wäßrigen Lösung, die in der Vorkochstufe verwendet wurde, zugeführt, wobei in diesem Fall die in der Aufschlußstufe verbrauchte Sauerstoffmenge, in Abhängigkeit von den in der verwendeten Vorkochlösung gelösten organischen Substanzen, zunimmt. Demzufolge wird es in machen Fällen bevorzugt, daß man einen Teil der Flüssigkeit von dem faserigen Material abtrennt und direkt der chemischen Wiedergewinnungsstufe zuführt. Falls erwünscht, ist es ebenfalls möglich, das faserige Material von der Vorkochlösung abzutrennen und die alkalische wäßrige Lösung, die von der chemischen Wiedergewinnung sstufe erhalten wurde, diesem abgetrennten faserigen Material zuzugeben.

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Erfindungsgercäß kann die Vorkochtemperatur und -zeit in geeigneter Weise für das gewünschte Ausmaß.der Entfaserung gewählt werden· Im allgemeinen werden gute Ergebnisse bei Durchführung des Vorkochens bei einer Temperatur von 90 bis 190⁰C während 10 bis 90 Minuten erhalten.

ErfindungsgemMß ist es bei der Stufe des Aufschlusses durch katalytische Zersetzung des faserigen Materials mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas unnötig, den anfänglichen p_H-Wert der Kochlösung auf etwa 7 bis 9 einzustellen,und die von der Naßverbrennung der Aufschlußablauge wiedergewonnene Aufschlußlösung kann direkt als Kochlösung verwendet werden.

Die Temperatur- und Druck-Bedingungen, die in der Literatur bezüglich des Sauerstoff-Koch-Verfahrens beschrieben wurden, können in weitem Maße bei der Aufschlußstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens angewandt werden. Vorzugsweise wird das Sauerstoff-Kochen bei einer Temperatur von 90 bis 170⁰C unter einem Sauerstoff-Partialdruck von mehr als 3 kg/cm durchgeführt. Die Kochdauer kann in geeigneter Weise, in Abhängigkeit von dem gewünschten Aufschlußgrad, ausgewählt werden, jedoch wird im allgemeinen der Aufschluß während 15 bis 120 Minuten durchgeführt.

Schwefel enthaltende Verbindungen, die in den üblichen Kraftpapier-Aufschluß-Verfahren (kraft pulping processes) verwendet werden, wie Natriumsulfid oder Natriumhydrosulfid, können erfindungsgemäß nicht verwendet werden. Wenn solche Schwefel enthaltenden Verbindungen beim Aufschlußverfahren gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden, entstehen Schwefelsäure und Natriumsulfat in der Aufschlußstufe, wordurch der p_H-Wert der Kochlösung zu Beginn der Kochdauer zur sauren Seite verschoben wird, wodurch es unmöglich wird, den Aufschluß fortzusetzen.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, daß die Menge der Chemikalie, die der alkalischen Kochlösung zugegeben wird, 5 bis 20 Gewichts-%, berechnet als Natriumoxyd, bezogen auf das

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Rohmaterial, beträgt,

Die Ablauge, welche der Aufschlußstufe entnommen wird und durch herkömmliche Verfahren von der Pulpe abgetrennt wird, wird dann der chemischen Wiedergewinnungsstufe zugeführt, wo die organischen Substanzen, welche in der Ablauge enthalten sind, durch die Naßverbrennungsbehandlung zersetzt werden. Erfindungsgemäß wird die Naßverbrennung unter Temperatur- und Druck-Bedingungen, wie sie bei den üblichen Verfahren angewendet werden, durchgeführt. Im allgemeinen wird die Naßverbrennung bei einer Temperatur oberhalb 230 C, vorzugsweise oberhalb 300°C, unter einem Sauerstoff enthaltenden Gas durchgeführt.

Reiner Sauerstoff, Luft, mit.Sauerstoff angereichertes Gas usw. können erfindungsgemäß als Sauerstoff enthaltendes Gas, welches zu den Aufschluß- und chemischen Wiedergewinnungs-Stufen zugeführt wird, verwendet werden.

Die aus der chemischen Wiedergewinnungsstufe erhaltene Flüssigkeit, in der die organischen Substanzen im wesentlichen zu Koh1enstoffdioxydgas und Wasser zersetzt wurden, liegt in Form einer wäßrigen Lösung, welche im wesentlichen Natriumcarbonat als alkalisches Aufschlußmittel enthält, vor. Sie besitzt, gewöhnlich einen p_H-Wert oberhalb etwa 9. Jedoch kann sie direkt zu den Vorkoch- und Aufschluß-Stufen recyclisiert werden, ohne jegliche p_H-Wert-Korrektur vorzunehmen.

In der erfindungsgemäßen chemischen Wiedergewinnungsstufe können Verbindungen bestimmter Schwermetalle, wie Kupfer, Eisen, Kobalt und ähnliche, bei der Naßverbrennungsbehandlung verwendet werden, um die oxydative Zersetzung' der organischen Substanzen, die in der Ablauge enthalten sind, katalytisch zu beschleunigen.

Andererseits sind als geringe Komponenten solche Schwermetalle in den Hölzern enthalten, und sie neigen dazu, während der wiederholten Zirkulierung sich in der Flüssigkeit anzu-

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häufen. Falls solche Metalle die Kochlösung, welche durch die Naßverbrennung der Ablauge wiedergewonnen wurde, verunreinigen, werden sie deswegen als Oxydaticnsbeschleuniger wirken, so daß das faserige Material in der Aufschlußreaktion übermäßig oxydiert wird und die Pulpenqualität sehr schlecht wird. Es ist daher notwendig, die Metalle in dem Naßverbrennungssystem zu isolieren und wiederzugewinnen. Die Schwermetall— Wiedergewinnungsbehandlung wird vorzugsweise z.B. durch Adsorption der Metallionen auf einem Kationenaustauscherharz oder durch Abscheidung der Metallionen als deren Sulfide durchgeführt.

Durch Anwendung der Schwermetall-Wiedergewinnungsbehandlung in dem Naßverbrennungssystem kann das gänzlich geschlossene Aufschiußverfahren der Erfindung realisiert werden.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird unter Bezugnahme auf das Fließschema der Fig. 2 beschrieben· Holzspäne, welche in einem Trichteraufsatz 1 gelagert werden, werden mittels einer Zuführvorrichtung 2 dem Vorkoch-Kocher 3 zugeführt. Eine alkalische Vorkoch-Lösung wird durch Leitungen 4 und 20, die mit dem Vorkoch-Kocher 3 verbunden sind, zugegeben. Die alkalische Flüssigkeit, die Natriumcarbonat als Hauptbestandteil enthält, welche aus dem Naßverbrennungsgefäß 17 wiedergewonnen wurde, wird durch Leitung 20 und eine wäßrige Lösung von Natriumcarbonat wird durch Leitung 4 als Ergänzung zugegeben. Die in dem Vorkoch-Koch.er 3 vorgekochten und erweichten Späne werden dann der Scheibenzerfaserungsmaschine (disc refiner) 5 zugeführt, wo das Fasermaterial entfasert wird. Dieses entfaserte Material wird unter Druck durch Leitung 6 dem Aufschlußgefäß 8 mittels Druckpumpe 7 zugeführt. Wenn es erwünscht istj einen Teil der Vorkoch-Lösung von dem entfaserten Material zu entfernen, wird die abgetrennte Flüssigkeit direkt dem Naßverbrennungsgefäß 17 durch Leitung 9 zugeführt. In diesem Fall wird die wiedergewonnene alkalische wäßrige Lösung dem entfaserten Material durch Leitung 20 und Ventil 22 zugegeben, und beide werden unter Druck dem Aufschlußgefäß 8 durch Druckpumpe 7 zugeführt. Um weiter-

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hin die Konsistenz in dem Zufuhrstrom zum Aufschlußgefäß einzustellen, kann eine verdünnte Sodalösung, welche durch den Wascher 14 abgetrennt wurde, dem Zufuhrstrom durch Leitung 23 zugegeben werden, oder die wiedergewonnene alkalische wäßrige Lösung kann durch Leitung 20 und Ventil 22 eingeführt werden. Am Auslaß der Druckpumpe 7 wird ein Sauerstoff enthaltendes Gas.durch Leitung 10, um den für das Aufschließen notwendigen Druck zu erhalten, zugeführt. Nach dem Aufschluß wird die Pulpe von der Kochlösung mittels eines Wärmediffusionssiebes 11 (heat diffusion screen) in dem Aufschlußgefäß 8, welches das Vorwaschen der Pulpe bewirkt, abgetrennt. Die entstehende Pulpe wird durch Leitung 12 und Blaszyklon 13 geführt und dann dem Waschgefäß 14 zugeleitet, wo ein zweites Waschen der Pulpe durchgeführt wird. Die Ablauge, welche von der Pulpe durch das Wärmediffusionssieb 11 abgetrennt wurde, wird den? Näßverbrennungsgefaß 17 durch Leitung 15 mittels Druckpumpe 16 unter Druck zugeführt.Am Auslaß der Druckpumpe 16 wird ein Überschuß des Sauerstoff enthaltenden Gases durch Leitung 18 zugeführt, um den für die Naßverbrennung notwendigen Druck su erhalten. Die in der Ablauge enthaltenen organischen Substanzen werden durch die Naßverbrennung zersetzt, und das entstehende Kohlenstoffdioxydgas wird durch das Ventil 19 abgezogen, oder es wird wiedergewonnen und gebraucht. Die aus dem Näßverbrennungsgefaß 17 wiedergewonnen alkalische wäßrige Lösung wird zu dem Vorkoch-Kocher 3 durch Leitung 20 und Ventil 21 recyclisiert und, falls notwendig, wird sie zu dem Aufsch'lußgefäß 8 durch Ventil 22 zurückgeführt.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiel 1

Eine wäßrige Lösung, enthaltend Natriumcarbonat, berechnet als Natriumoxyd, in einer Menge von 15 Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht des Holzes, wurde zu 200 g Lodgepole-Kiefern-(pinaceae contorta/-Holzspänen zugegeben, und das Vorkochen wurde bei einer Temperatur von 160⁰C während etwa 30 Minuten bei einem Flüssigkeit/Holz-Verhältnis von 10 durchgeführt.

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Danach wurden die die Vorkoch-Lösung enthaltenden behandelten Späne grob zu Faserbündeln, bestehend aus 1 bis etwa 10 Fasern, mittels einer Sch.eibenzerfaserungsvorrichtung entfasert·

Die entfaserten, die Vorkoch-Lösung enthaltenden Späne wurden in einen Autoklaven ohne Zugabe einer Kochlösung gegeben, und der Autoklav wurde verschlossen. Der Aufschluß wurde dann bei einer Temperatur von 160°C unter einem Gesamtdruck von 80 kg/fcm während 60 Minuten unter Anwendung von Luft durchgeführt, wonach 2 1 Ablauge von der Pulpe abgetrennt wurden, welche der NaßVerbrennungsbehandlung bei einer Temperatur von 300⁰C unter einem Gesamtdruck von 130 kg/cm während 60 Minuten unter Verwendung von Luft unterworfen wurden. Die wiedergewonnene Lösung besaß einen p„-Wert von 10,3. .

Es wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:

Ausbeute der Pulpe 45 % (ungebleicht)

Roe-Zahl (Roe number) 4,5

Viskosität 6,0

Berstfaktor (burst factor) 5,2

Reißlänge (breaking length) 7,5 km

Einreißfaktor (tear factor) 98

Dichte 0,78

Beispiel 2

Die. in Beispiel 1 erhaltene wiedergewonnene Lösung wurde als Vorkoch-Lösung verwendet, und das Aufschließen wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten wurden:

Ausbeute der Pulpe 45 % (ungebleicht) Roe-Zahl (Roe number) 4,6 Viskosität 6,1

Berstfaktor (burst factor) 5,1 Reißlänge (breaking length) 7,3 km

Einreißfaktor (tear factor) 92 Dichte 0,78

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Beispiel 3

Unter Anwendung derselben Maßnahmen wie in Beispiel 1 wurden entfaserte Späne, welche die Vorkoch-Lösung enthielten, erhal- tem Von dem entfaserten Fasermaterial wurde ein größerer Teil der Vorkoch-Lösung abgetrennt. Zu dem entfaserten Fasermaterial, welches den verbliebenen Teil der Vorkoch-Lösung enthielt, wurde eine Natriumcarbonatlösung ergänzend zugegeben in.einer Menge von 5 %, bezogen auf das Gewicht des Holzes, berechnet als Natriumoxyd* Der Aufschluß wurde unter denselben Bedingungen, wie in Beispiel 1, durchgeführt, wobei eine Pulpe erhalten wurde mit einer Roe-Zahl (Roe number) von 4,6 und einer Viskosität von 6,2.

Beispiel 4

Zu Western-hemlock-Tännen-Spänen wurde eine alkalische wäßrige, Natriumcarbonat enthaltende Lösung in einer Menge von 20 %, bezogen auf das Gewicht des Holzes, berechnet als Natriumoxyd, gegeben, und das Vorkochen wurde in einem Autoklaven bei 170°C während 60 Minuten durchgeführt. Dann wurden die die Vorkoch-Lösung enthaltenden Späne mit einer Scheibenzerfaserungsmaschine behandelt, um sie zu Faserbündeln, bestehend aus 1 bis etwa 10 Fasern, zu entfasern, wonach ein größerer Anteil der Vorkoch— Lösung von dem entfaserten Fasermaterial abgetrennt wurde. Zu dem entfaserten Fasermaterial, welches den verbliebenen Anteil der Vorkoch-Lösung enthielt, wurde eine Natriumcarbonatlösung in einer Menge von 8 %, bezogen auf das Gewicht des Holzes, berechnet als Natriumoxyd, zugegeben, und der Aufschluß wurde unter einem Sauerstoffpartialdruck von 8 und 12 kg/cm bei 140°C während einer Kochzeit von 60 Minuten unter Anwendung von reinem Sauerstoff durchgeführt, wobei die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.·

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Ansatz 1 Ansatz 2

Sauerstoffpartialdruck (kg/cm2)	8	12
Ausbeute der gesiebten Pulpe (%)	45,8	44,7
Ausbeute Ausschluß (%)	1,0	1,2
Roe-Zahl (Roe number)	5,4	4,4
Viskosität	7,8	7,0
Beispiel 5

Die von dem entfaserten Material in Ansatz 2 vorr Beispiel 4 abgetrennte Vorkoch-Lösung wurde mit der Aufschlußablauge von Ansatz 2 des Beispiels 4 vermischt und der Naßverbrennung bei einer Temperatur von 32O°C unterworfen. Die von der Naßverbrennung wiedergewonnene Lösung enthielt als Hauptbestandteil Natriumcarbonat. Eine geringe Menge von zusätzlichem Natriumcarbonat wurdezu der wiedergewonnenen Lösung zugegeben, und das Vorkochen und der Aufschluß wurden in derselben Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, unter Verwendung eines Sauerstoff-

partialdrucks von 12 kg/cm , wobei eine gesiebte Pulpe mit einer Roe-Zahl (Roe number) von 5,4 in einer Ausbeute von 44,5 % und mit einem Ausschluß von 1,5 % erhalten wurde.

Beispiel 6

Um eine Pulpe mit der Helligkeit von halb-gebleichter Pulpe zu erhalten, wurde der Aufschluß in derselben Weise und unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß eine Aufschlußzeit mit Sauerstoff von 120 Minuten anstatt von 60 Minuten und ein Sauerstoffpartialdruck von 12 kg/cm zum Einsatz kamen, wobei die Ausbeute der erhaltenen gesiebten Pulpe 42,2 % betrug, die Roe-Zahl (Roe number) war 1,8, Ui=.: die Helligkeit betrug 45,3 % (Helligkeitsmeßgerät der General Electric Co.).

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Claims (13)

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von Pulpe durch Aufschluß eines faserigen Rohmaterials in einer alkalischen wäßrigen. Lösung in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases unter Anwendung eines Druck-Aufschluß-Gefäßes, dadurch qekennzeichηet» daß vor dem Aufschluß das faserige Rohmaterial in einer alkalischen wäßrigen Lösung, welche Natriumcarbonat als Hauptbestandteil enthält, bei einer Temperatur von 90 bis 19O°C vorgekocht wird und das vorgekochte Material durch mechanische Mittel .entfasert wird, wonach das entfaserte Material dem Aufschluß bei einer Tem-

o
■ peratur von 90 bis 170 C unterworfen wird.

2.) Verfahren gemäß Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschluß des entfaserten Materials ohne Abtrennung des entfaserten Materials von der Vorkoch-Lösung durchgeführt wird.

3.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Entfasern des vorgekochten Materials ein Teil der Vorkoch-Lösung von dem entfaserten Material abgetrennt wird, eine ergänzende alkalische wäßrige Lösung dem entfaserten Material zugegeben wird und der Aufschluß durchgeführt wird.

4.) Verfahren gemäß .den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad des Kochens während des Aufschlusses durch Kontrolle der oxydativen Zersetzung des entfaserten Materials mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas kontrolliert wird.

5„) Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die alkalische wäßrige Lösung von der abgelassenen Ablauge von sowohl der Vorkoch- als auch der Aufschluß-Stufe mittels eines chemischen Wiedergewinnungssystems, das in einem Kraftpapier-Aufschluß-Verfahren verwendet wird, wiedergewonnen wird.

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6«} Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das entfaserte Material kontinuierlich dem Druck-Aufschluß-Gefäß mittels Pumpen durchgeführt ird.

7.) Verfahren zur Herstellung von Pulpe durch Aufschließen eines faserigen Rohmaterials in einer alkalischen wäßrigen Lösung in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases unter Verwendung eines Druck-Aufschluß-Gefäßes, unterwerfen der Ablauge der Naßverbrennung in Gegenwart eines Sauerstoff enthaltenden Gases, um die alkalische wäßrige Lösung in flüssigem Zustand wiederzugewinnen, und Recyclisieren der wiedergewonnenen alkalischen wäßrigen Lösung zur Wiederverwendung, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufschließen die Stufen des Vorkochens des faserigen Rohmaterials in einer alkalischen wäßrigen Lösung, welche Natriumcarbonat als Hauptbestandteil enthält, bei einer Temperatur von 90 bis 190°C, Entfaserns des vorgekochten Materials durch mechanische Mittel, wobei das entfaserte Material.dem Aufschluß bei einer Temperatur von 90 bis 170⁰C Unterworfen wird, durchgeführt werden und daß die wiedergewonnene wäßrige alkalische Lösung ohne jegliche p„-Korrektur recyclisiert wird, wodurch das Verfahren in einem geschlossenen System durchgeführt wird.

8.) Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauge aus der Aufschlußstufe zusammen mit der Ablauge aus der Vorkochstufe der Naßverbrennung unterworfen wird·

' 9·) Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wiedergewonnene alkalische wäßrige Lösung zur Vorkochstufe zur Wiederverwendung recyclisiert wird.

10.> Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wiedergewonnene alkalische wäßrige LS-

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sung zu der Vqrkoch- und Aufschluß-Stufe recyclisiert wird.

11.) Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet", daß der Aufschluß des entfaserten Materials ohne Abtrennung des entfaserten Materials von der Vorkoch-Lösung durchgeführt wird. ^;.

12.) Verfahren gemäß den Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfasern des vorgekochten Materials • ein Teil der Vorkoch-Lösung von dem entfaserten Material / "abgetrennt wird, die wäßrige alkalische Lösung, welche von der Naßverbrennungsstufe wiedergewonnen wurde, dem entfaserten Material zugesetzt wird und der Aufschluß durchgeführt wird.

13. )-Verfahren gemäß den Ansprüchen 7.bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der wiedergewonnenen alkalischen wäßrigen Lösung enthaltene Schwermetalle aus der Lösung nach . der Naßverbrennungsstufe entfernt werden.

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