DE2317021A1 - Verfahren zum alkalischen aufschluss zellulosehaltigen materials - Google Patents

Verfahren zum alkalischen aufschluss zellulosehaltigen materials

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DE2317021A1
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contg
alkali
sodium hydroxide
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cellulose
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DE19732317021
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Klaus Dipl Chem Kinzner
Gerhard Dr Kretzschmar
Manfred Leichsenring
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VER ZELLSTOFFWERKE PIRNA VEB
Original Assignee
VER ZELLSTOFFWERKE PIRNA VEB
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/02Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
    • D21C3/022Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes in presence of S-containing compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

  • Verfahren zum alkalischen Aufschluß zellulosehaltigen Materials Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum alkalischen Aufschluß zellulosehaltigen Materials, das insbesondere zur Erzeugung von Papierzellstoffen geeignet ist.
  • Der Zweck der Erfindung besteht darin, durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung der zur Imprägnierung des zellulosehaltigen Materials verwendeten Lauge die Nach-~ teile der bisher bekannten Verfahren zu beseitigen.
  • Das Ziel des chemischen Aufschlussea ven zellulosehaltigen Materialien, wie Holz und Einjahrespflanzen, zum Zwecke der Gewinnung technischer Zellulose besteht in der Herauslösung inkrustierender Substanzen, insbesondere des Lignins. Dabei wird zwecks Erzeugung von Vollzell stoffen durch Wahl geeigneter Chemikalien und Reaktionsbedingungen eine möglichst rasche und weitgehende Ligninentfernung angestrebt. Im allgemeinen erfolgt der alkalische Aufschluß zellulosehaltiger Materialien unter Verwendung von Natriumhydroxid oder einem Gemisch von Natriumhydroxid und Natriumsulfid in Form einer wäßrigen Lösung, wobei sich das aufzuschließende, zerkleinerte Material in wäßriger Laugenphase befindet und in diesem Zustand in einer geeigneten Apparatur Druck- und Temperatureinwirkungen ausgesetzt wird. Die Reaktionstemperatur liegt dabei meist zwischen 170 und 180 00. Als Folge dieser sowie weiterer mechanischer und chemischer Behandlungsstufen wird eine technische Zellulose gewonnen, die für unterschiedliche Zweck, z. 3. zur Herstellung von Papier, eingesetzt wird.
  • Es ist auch bekannt, daß der chemische Aufschluß zellulosehaltigen Materials, insbesondere von Holz, unter Verwendung der angeführten Chemikalien mit einer anderen Kochtechnik rascher ausgeführt werden kann, indem das zellulosehaltige Material in einer separaten Behandlungsstufe mit den in wäßriger Lösung befindlichen Aufschluß chemikalien vollstandig durchtränkt und danach direktem Dampf ausgesetzt wird. Dazu wird das zerkleinerte, zelle losehaltige Material zum Zwecke der Entlüftung und der Erleichterung des Eindringens der Aufschlußchemikalien in das Material zunächst einer Vordampfung unterworfen und anschließend bei erhöhter Temperatur und meist auch erhöhtem Druck in die Lösung der Aufschlußchemikalien-getaucht, wobei die Dauer der hierdurch eintretenden Imprägnierung des zellulosehaltigen Materials so bemessen wird, daß eine vollständige Durchtränkung mit der Aufschluß lauge erreicht wird. Der eigentliche Aufschluß erfolgt in der Weise, daß das imprägnierte, zellulosehaltige Material nach Abzug überschüssiger, von dem Material nicht aufgenommener Lauge mit direktem Dampf auf Gemv peraturen von 180 bis 185 0C gebracht und der Aufschluß in der Dampfphase zu Ende geführt wird. Die Verkürzung der Reaktionszeit gegenüber dem herkömmlichen Verfahren in Laugenphase resultiert bei diesem Vorgehen aus der raschen Erhitzung des imprägnierten Materials auf die Reaktionstemperatur und aus der höheren Reaktionstemperatur selbst.
  • Es ist weiterhin bekannt, daß die aus zellulosehaltigem Material erhältliche Ausbeute an Zellstoff durch Zusatz bestitor chemischer Stoffe gesteigert werden kann.
  • Dieser Effekt tritt vorwiegend infolge chemischer Stabilisierung der in pflanzlichen, zellulosehaltigen Materialien enthaltenen Heniæellulosen ein, die somit gegenüber Abbaureaktionen geschützt werden. Solche Stoffe sind z. B.
  • Alkalipolysulfide und Borhydrid. Alkalipolysulfide besitzen außer ausbeutesteigernder Wirkung auch Nebenwirkungen auf die Qualität der unter ihrem Zusatz erzeugten Zellulose, wobei insbesondere deren leichtere kahlbarkeit bei Weiterverarbeitung zu Papieren angeführt wird.
  • Der beschriebene Aufschluß in der Dampfphase stellt gegemüber dem herkömmlichen Verfahren in Laugenphase einen Fortschritt dar, ist je doch in seiner Weiterentwicklung begrenzt. Zwar ermöglichen die angewendeten hohen Reaktionstemperaturen eine vergleichsweise hohe Delignifizierungsgeschwindigkeit, jedoch ist die weitere Steigerung der Temperatur zum Zwecke der Reaktionszeitverkürzung nicht möglich, da bereits bei den angewendeten Temperaturen gewisse Rachtei7e hinsichtlich der Qualität des erzeugten Zellstoffs in Kauf genommen werden müssen.
  • Diese Nachteile beziehen sich in erster Linie auf die physikalischen Eigenschaften des Zellstoffs0 Andererseits ist jedoch jede weitere beherrschbare Reaktionszeitverkürzung unter Aufrechterhaltung einer hohen Qualitat des erzeugten Zellstoffs von technischem und ökonomischem Interesse.
  • Bei bestimmten chemischen Weiterbearbeitungsstufen des Zellstoffs, z. Bo der Bleiche, hängt der Bedarf an Bleichchemikalien in erster. Linie von dem in der Zellulose verbliebenen Restligningehalt ab. Eine diesem Zweck entspre-.
  • chende weitgehende Ligninentfernung ist mit Hilfe des Aufschlusses in Dampfphase ohne schwerwiegende Einbußen hinsichtlich der Qualität des s ndproduktes nicht möglich.
  • Weiterhin ist beim Aufschluß des zellulosehaltigen Materials in der Dampfphase die Ausbeute durch den verwendeten Rohstoff und die Aufschlußtechnik begrenzt und mit der derzeitig bekannten Verfahrensdurchführung nicht zu steigern.
  • Auch erfordert das Dampfpha sen-A ufschlußverfahren nach dem gegenwärtigen Stand der Xechnik zur Deckung von Chemikalienverlusten ähnlich hohe Mengen an Natriumsulfat wie die herkömmlichen Verfahren in der Laugenphase.
  • Der Zweck der Erfindung besteht darin die angeführten Nachteile durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung der zur Imprägnierung des zellulosehaltigen Materials verwendeten Lauge zu vermeiden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den alkalischen Aufschluß von zellulosehaltigem Material in der Damp£-phase zu beschleunigen und eine weitgehendere Ligninherauslösung bei gleichzeitiger Erhöhung der Ausbeute an Zellstoff unter Aufrechterhaltung einer hohen Qualität zu erreichen und den Bedarf an Chemikalien zur Herstellung von Natriumsulfid im Laugenregenerierungssystem zu senken Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, daß einer natriumhydroxid- und natriumsulfidhaltigen Imprägnierflüssigkeit Alkalipolysulfide zugesetzt werden. Zweckmäßigerweise wird dafür eine Lösung von Natriunpolysulfiden verwendet, deren Konzentration so hoch ist, daß beim Vermischen mit der Natriumhydroxid und Natriumaulfid enthaltenden Lauge in dieser ein vorher festgelegter Polgsulfidgehalt erreicht wird. Die Herstellung der Natrium-~ polysulfidlös ung kann durch Auflösen von elementarem Schwefel in natriumhydroxid- und natriumsulfidhaltiger Lauge hoher Konzentration C"Weißlauge") oder auf anderem Wege erfolgen. Der erforderliche Polysulridgehalt in der zur Imprägnierung des zellulosehaltigen Materials verwendeten Lauge kann auch in anderer Weise, z. 3. durch direkte Zugabe von elementarei Schwefel oder von festen oder gelösten Alkalipolysulfiden zur 1nrägnierlauge erhalten werden.
  • Erfindungsgemäß ist auch, daß die Alkalipolysulfide in der natriumhydroxid- und natriumsulfidhaltigen Lösung vor oder während des Imprägniervorgangs erzeugt werden.
  • Weiterhin ist erfindungsgemaß, daß die Imprägnierung auch so durchgeführt werden kann, daß man in der 10 Stufe nur reine Alkalipolysulfidlösung verwendet und in der 2. Stufe eine weitere Imprägnierung mit Natriumhydroxid und Natriumsulfid erfolgt.
  • Als Ergebnis des Polysulfidzusatzes zur Imprägnierlauge wird die angestrebte Beschleunigung des Aufschlußvorgangs erreicht und ein Zellstoff mit niedrigem Ligningehalt und hoher Qualität gewonnen. Durch Schutz gegen alkalischsn Abbau werden insbesondere Hemizellulosen in der technischen Zellulose zurückgehalten, woraus eine Steigerung der Ausbeute resultiert. Je nach Höhe des Polysulfidzusatzes können awßerdem Ausbeute und Qualität des Zellstoffes variiert werden0 Dis Erfindung kann auch in der Weise genutzt werdena daß als Folge des Polysulfidgehaltes der Imprägnierlauge der Zusatz an Natriumsulfid im Laugenrückgewinnungssystem verringert wird oder gänz lich entfällt. Beim Sulfatverfahren wird üblicherweise Natriumsulfat zur Deckung von Chemikalienverlusten eingesetzt, bei Verwendung von Alkalipolysulfiden als Bestandteil der Imprägnierlauge werden jedoch Schwefelverluste durch dia Reaktionsprodukte des Polysulfids (hauptsächlich Alkalisulfid und -thiosulfat) ausgeglichen.
  • Bei erfindungsgemäßem Vorgehen treten als folge der Reaktionszsitverkürzung Einsparungen an spezifischen Energiekosten ein. Die Reaktionszeitverkürzung bedeutet weiterhin für vorhandene Produktionsanlagen eine Kapazitäts erhöhung, für geplante Anlagen Kosteneinsparungen. Der niedrige Restligningehalt des Zellstoffes senkt den Bedarf an Chemikalien für den nachfolgenden Prozeß der Zellstoffbleiche, und die erreichte Ausbeutserhöhung vermindert die spezifischen Rohstoftkosten. Auf Grund der breiteren Variationsmöglichkeit lassen sich Zellstoff erzielen, die hinsichtlich ihrer Qualität einem gegebenen Verwendungszweck besser angepaßt werden können. Schließlich ist es möglich, durch das erfindungsgemäße Verfahren den Natriumsulfatbedarf im Laugenrückgewinnungssystem zu senken.
  • Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden: Zerkleinertes und mittels Sattdampf vorgedänftes Kiefernholz wird unter einem Druck von 8 kp/cm2 mit einer Lösung imprägniert, die 75 g Natriumhydroxid/l, 25 g Natriumsulfid/1 (gerechnet als NaOH) und Natriumpolysulfide in einer Konzentration von 10 g Polysulfidschwefel/1 enthält sowie eine Temperatur von 120 °C aufweist. Nach einer Dauer von 10 Minuten wird das imprägnierte Holz aus der Lösung ausgetragen und zur Delignifizierung direkter Dampfeinwirkung ausgesetzt.
  • Gegenüber dem bisherigen Verfahren wird eine Steigerung der sortierten Zellstoffausbeute von mindestens 2 % (bezogen auf atro Holz) erreicht. Der Ligningehalt des Zellstoffs liegt um 0,7 - 1,0 % (absolut) niedriger. Reißfestigkeit und Dehnung, ausgedrückt in Metern bzw. Prozent, erhöhen sich um 6 - 8 pb,

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum alkalischen Aufschluß zellulosehaltigen Materials durch Vordämpfimg, Imprägnierung mit einer alkalischen Lauge und Hauptdelignifizierung in der Dampfphase, dadurch gekennzeichnet, daß einer natriumhydroxid- und natriumsulfidhaltigen Lösung vor ihrer Verwendung als Imprägnierflüssigkeit Alkalipolysulfide zugesetzt werden.
    20 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Alkalipolysulfide in der natriumhydroxid- und natriumsulfidhaltigen Lösung vor oder während des Im prägniervorganges erzeugt werden 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Imprägnierung in der 1. Stufe nur reine Alkalipolysulfidlösung verwendet wird und in der 2. Stufe eine weitere Imprägnierung mit Natriumhydroxid und Natriumsulfid erfolgt.
DE19732317021 1972-07-04 1973-04-05 Verfahren zum alkalischen aufschluss zellulosehaltigen materials Pending DE2317021A1 (de)

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