DE2322375C3 - Semichemisches Holzpulpverfahren - Google Patents
Semichemisches HolzpulpverfahrenInfo
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- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
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Description
Gesichtspunkt der Wiedergewinnung von chemischem Abfall und des daraus folgenden ökologischen Effekts
der Beseitigung solcher Abfälle wird das ansonsten wirtschaftlich attraktive Sulfitverfahren n.ehr an den
Rand gedrängt Chemische Zellstoff-Herstellungsver- j fahren, speziell das Kraftzellstoff-Herstellungsverfahren
oder alkalische Natriumsulfit-Natriumhydroxid-Verfahren, haben aufgrund der größeren Ligninentfernung
genügend Wärmewert an verbrennbaren organischen Stoffen, um einen Veraschungsprozeß zur i»
Wiedergewinnung der Kochchemikalien zu tragen.
Zur Wiedergewinnung der Kochchemikalien aus dem Sulfitverfahren in einer ähnlichen Weise ist die Zugabe
käuflicher Brennstoffe erforderlich.
In jüngster Zeit wurde gefunden, daß durch den Betrieb einer Sulfitanlage in Verbindung mit einer
Sulfatanlage von 3- bis 4mal größerer Produktion die verbrauchten Chemikalien aus beiden Verfahren aus
einer üblichen oder kreuzweise geschaltet-n Rückgewinnungsanlage
gewonnen werden können. Diese Lösung ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden, und
zwar infolge der Ansammlung von Natriumionen in dem Sulfatsystem. Eventuell muß das System gespült werden,
wodurch eine beträchtliche Menge teurer Chemikalien abgelassen wird, was außerdem eine ökologische
Belastung bedeutet
Als nächstes kam in der Entwicklung des semichemischen Zellstoff-Herstellungsverfahrens die Technik der
direkten Sulfitisierung der Grünlauge aus einer kreuzweise geschalteten Rückgewinnungsanlage einer j«
semichemischen Anlage mit einer Sulfatanlage. Wie in der üblichen Sulfatrückgewinnungsanlage wird die
Ablauge, die von einer verbrauchten Kochlauge abgezogen wurde, mittels Verdampfung auf annähernd
60% Feststoffgehalt konzentriert, und die verbrennba- j>
ren organischen Materialien derselben werden in einem Verascher gezündet, um Wärme für den vorangehenden
Verdampfungsschritt zu erzeugen. Der Verdampfungsrückstand enthält vorwiegend Natriumcarbonat und
Natriumsulfid. Wenn dieser Rückstand in Lösung gebracht wird, nennt man ihn Grünlauge.
Um die Rückgewinnung einer Sulfatanlage fortzusetzen, wird die Grünlauge nachfolgend mit gebranntem
Kalk kaustifiziert und geklärt, um das meiste des Natriumcarbonats in Natriumhydroxid zu überführen. 4>
Bei der direkten Sulfitisierung der Grünlauge zur Herstellung der semichemischen Kochlauge wird ein
Teil der in Lösung gebrachten Schmelze nach der Veraschung mit Schwefeldioxid oder einer anderen
reaktionsfähigen Schwefelverbindung in Berührung gebracht, um etwas Natrium aus dem Carbonat zu
dissoziieren und Natriumsulfit zu erzeugen: eine Verbindung, die allgemein als wesentlich für das
semichemische Verfahren angesehen wird.
Obwohl die direkte Sulfitisierung der Grünlauge das Problem der sich ansammelnden Natriumionen in einem
sonst geschlossenen System löst, setzt sie anstelle dessen ein Schwefelansammlungsproblem. Außerdem
findet während des direkten Sulfitisierungsschrittes des Verfahrens eine komplexe Wechselwirkung zwischen to
dem vorhandenen Natriumsulfid und dissoziiertem Carbonat unter Erzeugung von Natriumthiosulfat und
Schwefelwasserstoff statt. Thiosulfat ist ein Inhibierungsmittel
beim Sulfatverfahren, und Schwefelwasserstoff, der in die Atmosphäre entweicht, isi ein schlecht ..,->
riechender, toxischer Luftverschmutzer.
Von der Halbzellstoffindustrie ist ein wirklich geschlossenes Rückgewinnungssystem für Kochchemikalien
angestrebt worden und vorzugsweise eines, das in Verbindung mit einer Sulfatanlage als kreuzweise
geschaltete Rückgewinnungsanlage betrieben werden konnte. Ein weiteres Ziel im Hinblick auf die neuerdings
bestehenden Umweltschutzbestimmungen ist ein im wesentlichen, wenn nicht gänzlich, schwefelfreies
semichemisches Verfahren. Ein ideales semichemisches Verfahren sollte ein schwefelfreies Kochen ermöglichen
mit einer Kochlauge, die sich für eine chemische Rückgewinnung in einem geschlossenen System eignet.
Die naheliegendste und direkteste Lösung des Problems in einer semichemischen Anlage mit Rückgewinnung
von einer Sulfatanlage bietet sich in Form der Grünlauge der Sulfatanlage an. Eine Grünlauge als
solche ist jedoch für ungeeignet angesehen worden, da ihr genügend akuver Schwefel für die Holzentlignifizierung
fehlt. Aus diesem Grunde ist in der US-PS 26 94 631 angegeben, daß »bis heute kein Verfahren zur
Herstellung von Zellstoff bekannt ist, bei welchem die Grünlauge als Kochlauge für das Holz verwendet
werden kann, und diese die einzige Kochlauge wäre«. Das dortige Verfahren hatte keinen Erfolg, weil das
Grünlauge/Kochverfahren eine 4- bis 10-Stunden-Vorbehandlung
der Schnitzel bei 100-110° C und 10,5 bis 14 kp/cm2 durch Eintauchen in eine wäßrige Lösung von
12 — 30% Schwefeldioxid vorsah. Das dortige Ziel war
jedoch eine Pulpe mit 33% Λ-Cellulose, d. h. ein Produkt
mit wesentlich verschiedenen Eigenschaften und Anwendungen gegenüber jenem der semichemischen
Pulpe mit 70% oder höherer Ausbeute. Da beim semichemischen Verfahren die Kochzeiten weniger als
3 Stunden in Chargenkochern und weniger als 60 Minuten und häufig nur 5 Minuten in kontinuierlichen
Kochern betragen, sind die Lehren der genannten US-PS von geringer Bedeutung für die semichemische
Industrie. Überdies verbietet sich die Schwefeldioxid-Vorbehandlung aus ökologischen, wenn nicht wirtschaftlichen
Gründen.
Ein anderer Forscher, Steinar Vardheim, schlug 1967 in Paper ach Trä, Band 9, ein praktischeres
semichemisches Grünlauge-Kochverfahren vor, in welchem Birkenschnitzel gekocht wurden nach einer
13minütigen 80°C-Vorimprägnierungsperiode, und zwar in der Dampfphase bei 150° C für 5 Minuten mit
einer 66 bis I50g/1-Nalriumion-Konzentration (ausgedrückt
als Na2O) der Grünlauge, die 53-74% Natriumcarbonat, 24 — 50% Natriumsulfid und 2 — 14%
Natriumhydroxid enthielt. Vardheims Grünlauge wurde mit den Schnitzeln in einem solchen Maße kombiniert,
daß sich 7,9 g Natriumion (als Na2Ü) je 100 g
ofentrockenes Holz ergaben.
Obgleich die mechanischen Eigenschaften des durch Vardheims Pulpe gebildeten Papiers für die oeabsichtigten
Zwecke angemessen sind, ist der sich ergebende Geruch im Werk und Papier nicht tolerierbar. Da die
Geruchsquelle Schwefelwasserstoff und erhaltene Methylmercaptane sind, stellen derartige Emissionen in
großen und fortgesetzten Mengen gefährliche Gifte für die Menschen dar.
Aus Casey, Pulp and Paper, Vol. I (I960), S. 334 — 336 und 344 sind Variationen des semichemischen
Zellstoff-Herstellungsprozesses bekannt. Das dortige Flüssiekeit/Holz-Verhältnis beim Kochaufschluß beträgt
2,5 : 1 bis 6,1, und üblicherweise weiden Verhalt
msse von 3 : 1 bis 4 : 1 angewendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein semichemisches Holzpulpverfahren zur Verfügung zu
stellen, das wenig oder keinen Schwefelwasserstoff und
wenig oder keine anderen unerwünschten schlecht riechenden Verbindungen erzeugt, /u einer Halbzellstoff-Qualität
führt, die dem industriellen Standard des nach dem semichemischen Prozeß hergestellten
Neutral-S'.'.lfitzellstoffs (NSSC) entspricht, aber erheb- s
lieh weniger kostspielige Verbindungen als die beim NSSC-Verfahren erfordert und im speziellen keinen
Natriumsulfiteinsatz erforderlich macht.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem semichemischen Holzpulpverfahren,bei welchem
zerkleinertes Holz mit einer wäßrigen Lösung, die Natriumcarbonat und gegebenenfalls Natriumsulfid
enthält, gekocht und mechanisch entfasert wird, aus und schlägt vor, daß man eine wäßrige Lösung mit einer
Gesamtalkalikonzentration von 50 bis 150 g/l, umge- is
rechnet auf Natriumoxid, und 50 bis 100% der Natriumverbindungen in Form von Natriumcarbonat in
einer solchen Menge verwendet, daß die gesamten titrierbaren Natriumverbindungen, ausgedrückt als
Natriumoxid, 4 bis 10 Gew.-% des Gewichts von dem ofengetrockneten Holz ausmachen, wobei das gegebenenfalls
enthaltene Natriumsulfid nicht mehr als 2.5 Gew.-% des ofengetrockneten Holzes beträgt, das
Flüssigkeit/Holz-Verhältnis bei 0,30 : 1 bis 2,40 : 1 hält und das Gemisch unter Druck so lange kocht, bis nicht 2~>
mehr als 30% der organischen Verbindungen des Holzes in Lösung gebracht worden sind.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß ein Halbzellstoff erhalten wird, der der Qualität des nach dem
NSSC-Verfahren erhaltenen Halbzellstoffs entspricht, j»
aber weniger kostspielige Verbindungen für den Kochansatz erforderlich macht als das NSSC-Verfahren,
und daß durch Begrenzung der Natriumsulfidkonzentration in dem Kochansatz auf weniger als 2,5% des
Gewichts von dem ofengetrockneten Holz eine (5 unerwünschte Konzentration von entwickeltem Schwefelwasserstoff
entfällt. Außerdem ist die für eine wirksame Entfaserung beim Verfahren der Erfindung
erforderliche Energiemenge nur geringfügig größer, wenn überhaupt, als die beim NCCS-Verfahren
erforderliche Energiemenge. Das Verfahren der Erfindung sieht aufgrund des niedrigen Flüssigkeit/Holz-Verhältnisses
einen ausgesprochenen trocknen Aufschluß des zellulosehaltigen Rohstoffs vor.
Im allgemeinen wurde von der bisherigen Technik angenommen, daß zum Aufschließen zellulosehaltiger
Rohstoffe höhere Flüssigkeit/Holz-Verhältnisse notwendig wären, als sie bei der Erfindung angewendet
werden. Die bisher verwendeten Konzentrationen und Anwendungsverhältnisse lassen sich nicht so kombinieren,
daß sich Flüssigkeit/Holz-Verhältnisse ergeben, wie sie nach der Erfindung angewendet werden.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugsziffern
gleiche Teile innerhalb der verschiedenen Abbildungen bezeichnen.
F i g. 1 ist ein Fließschema des Verfahrens der Erfindung mit kreuzweise geschalteter Laugenrückge
winnung der semichemischen Anlage mit einer Sulfatanlage;
Fig.2 ist eine schematische Wiedergabe eines
kontinuierlichen Kochers der bisherigen Technik mit vertikalem Rohr, der erfindungsgemäß anwendbar
ist;
Fig.3 ist eine schematische Wiedergabe eines
modifizierten Kochers der bisherigen Technik mit gebogenem Rohr, der erfindungsgemäß brauchbar ist;
F i g. 4 ist ein Fließschema des Verfahrens der Erfindung mit einer unabhängigen Rückgewinnungsanlage.
Nach dem Schema von Fig. 1 wird verbrauchte Kochflüssigkeit von der entsprechenden Sulfatanlage
und semitechnischen Anlage der Erfindung beim Eintritt in die Laugenrückgewinnungsanlage gemischt. Innerhalb
des Verdampfungskonzentrierungsschriues des Rückgewinnungsprozesses wird genügend Wasser aus
der Ablauge durch Verdampfen abgetrennt, um das System auf eine fluidisierte Paste mit annähernd 60%
Feststoffen zu bringen. Da die organischen Bestandteile der Feststoffe verbrennbar sind, werden sie in dem
Natronablauge-Veraschungs-Abschnitt des Rückgewinnungsofens gezündet, um Wärme für den voranstehenden
Verdampfungsschritt zu erzeugen.
Asche oder Schmelze aus dem Verascher werden mit einer wäßrigen Lösung vermischt, um die löslichen
anorganischen Verbindungen zwecks Abtrennung von dem kohlenstoffhaltigen Rückstand in dem Wasch- und
Klärschritt in Lösung zu bringen.
Die so erhaltene Grünlauge enthält Natriumcarbonat, Natriumsulfid und eine Menge anderer natrium- und
schwefelhaltiger Verbindungen. In Gewichtsprozenten Gesamtnatriumionen, gemessen als Natriumoxid, ausgedrückt,
kann die Konzentration des Natriumcarbonats in der Sulfat-Grünlauge 50 bis 98% der gesamten
Natriumionen, und häufiger 60 bis 98%, ausmachen. 0% bis etwa 30% der Gesamtmenge der vorhandenen
Natriumverbindungen stehen in Form von Natriumsulfid zur Verfugung. Den Rest der Natriumverbindungen
stellen Natriumhydro.-.id, Natriumsulfit, Natriumsulfat,
Natriumthiosulfat und zahlreiche andere Verunreinigungen.
Nach dem Wasch- und Klär-Rückgewinnungsschritt
wird jener Teil der Grünlauge, der für den semichemischen Kocher als Kochfüllung notwendig ist, direkt
hierzu verwendet
Die restliche Grünlauge wird nachfolgend mit Calciumhydroxid kaustifiziert, das durch Aufschlämmen
von gebranntem Kalk erhalten wird, und geklärt, um den überwiegenden Teil des Natriumcarbonats in
Natriumhydroxid zu überführen.
Das beim Kaustifizierungsprozeß abfließende Produkt wird als Abfallauge bezeichnet und bildet die
Hauptentlignifizierungslösung des Sulfatverfahrens. Die Zusammensetzung der Abfallauge entspricht annähernd
80% Natriumhydroxid, 15% Natriumsulfid und 5% Natriumcarbonat, bezogen auf das Gesamtnatriumoxidäquivalent
Erfindungsgemäß wird jener Teil der Grünlauge, der
für das semichemische Verfahren bestimmt ist, auf eine alkalische Konzentration im Bereich von 50 bis 150 g/l,
als Natriumoxid, eingestellt, wobei 50 bis 100%
desselben Natriumcarbonat sind. Obwohl Wasser oder Filtrat aus der Halbzellstoff-Waschwasser enthaltenden
verdünnten Ablauge zur Konzentrationseinstellung verwendet werden kann, wird das Filtrat als Hilfsmittel
zur raschen Durchdringung der Schnitzel mittels der Kochflüssigkeit bevorzugt Dies wegen der Tatsache,
daß schwache wäßrige Lösungen von Phenolverbindungen (Lignin) Oberflächenspannungen haben, die annähernd halb so groß sind wie jene für Natriumcarbonat
allein. Eine erniedrigte Oberflächenspannung bietet eine herabgesetzte Widerstandsfähigkeit seitens des Holzes
gegenüber der Durchdringung durch die Flüssigkeit
Ferner ergab sich erfindungsgemäß, daß der Natrium sulfidgehalt (Na2S) einer Kochflüssigkeitscharge von
beträchtlicher Bedeutung hinsichtlich der Verhinderung
der Erzeugung von Schwefelwasserstoff (H2S) und abgeleiteten Methylmercaptanen ist. Die bisherige
Technik des Kraftzellstoff-Herstellungsprozesses hat erheblichen Wert auf Na2.S beim Entlignifizierungsprozeß
gelegt. Pulp and Paper Manufacture, Bd. 1, 2. Ausg. Joint Textbook Committee of The Paper Industry,
McGraw-Hill Book Co., New York, N. Y. 1969, S. 413; danach liegt der Sulfidgehalt der Grünlauge
% Sulfid =
Na:S· KM)
Na2S + NaOH + Na2COj
Na2S + NaOH + Na2COj
für eine Sulfatkochflüssigkeit normalerweise bei über 250/0.
Nach den Theorien von H a g g 1 u η d, Academic
Press, Ina, New York, N. Y. 1951 bindet 1 Grammol
natives Lignin irreversibel nur 1 Grammol Schwefel unter Bildung von Thiolignin. Betrachtet man dies als
eine Funktion des ofentrockenen Holzgewichtes und nimmt man an, daß der einzige Schwefel in dem zur
Kombination mit Holz verfügbaren chemischen System sich von Na2S ableitet, entspricht Hagglunds molare
Relation gleich 1,6 Na2S als Gewichtsprozent des ofentrockenen Holzes. Es sollte jedoch beachtet
werden, daß Hagglunds Beobachtungen auf Hydrosulfidpulpen von skandinavischen Fichten basieren.
Später beobachteten Rydholm Pulping Processes, lnterscience Publisher, New York, N. Y. 1965, daß unter
Sulfataufschlußbedingungen für Douglastanne das Holzlignin irreversibel mit Na2S bis zu 2,4% des
ofentrockenen Holzgewichtes zu reagieren vermag.
Ein Ziel ist, das Holz so schnell wie möglich zu kochen, ohne eine Vorimprägnierung anwenden zu
müssen. Demgemäß wird die unter Zeitgrenze durch die mechanische Kapazität der gegenwärtig zur Verfügung
stehenden Anlage bestimmt und liegt in der Größenordnung von 5 Minuten. Das Umgekehrte trifft auch zu, da
die kleinste Schnitzeldurchgangszeit in einigen kontinuierlichen Aufschlußvorrichtungen bis zu 1 Stunde
betragen kann; insbesondere im Falle einer Vorrichtung mit integrierter Vorimprägnierung und Kochzonen. Im
Falle der Chargenaufschlußvorrichtung kann eine Kochzek von bis zu 2,5 Stunden angewendet werden.
Wenn längere Kochzeiten angewendet werden sollen, ist offensichtlich eine mildere Anwendung von Chemikalien
und Wärme am Platze.
Bezüglich der Kochzeit werden die Bereiche von 5 — 60 Minuten für die kontinuierliche Vorrichtung und
bis zu 2^5 Stunden für die Chargenvorrichtung als
Gesamtzeitintervalle zwischen der Kombination der Flüssigkeit mit dem Holz vor der Entfaserung
betrachtet. Da keine Notwendigkeit für eine Vorimprägnierung als gesondert geregelter Verfahrensschritt
vorzuliegen scheint, braucht dieser Schritt im Gesamtzeitintervall nicht unterschieden werden. Die Kochtemperatur wird lediglich so schnell wie möglich eingestellt.
Obwohl Kochzeitspannen bei der Erfindung möglich sind, die größer als die oben angegebenen sind, sollte
man jedoch beim semichemischen Verfahren längere Kochzeiten sorgfältig in Erwägung ziehen. ObermäBig
langes Kochen führt zu einer unnötigen Verzögerung von Hydrolysereaktionen mit den Hemicellulosebestandteilen des Holzes. Verlust von Hemicellulose
schwächt nicht nur den Halbzellstoff, sondern verringert auch die Ausbeute. Außerdem können Säuren, die aus
solchen Reaktionen gebildet werden, den FlüssigkeitspH-Wert herabsetzen, was ausreicht die Flußstahlvorrichtung anzugreifen. pH-Werte der Ablauge in der
Größenordnung von 8—10 sind bei Kochprozessen mit 70 — 85% Ausbeute zu erwarten.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung mischt man
die Lösung unter Verwendung von 5 bis 8% ■-, Natriumverbindung, ausgedrückt als Natriumoxid, bezogen
auf das Gewicht des ofengetrockneten Holzes, mit Holz und beläßt die Lösung im Gemisch mit dem
Holz mindestens 7 Minuten, wenn die Temperatur der Dampfphase 177 bis 185°C beträgt, und mindestens 14
Minuten, wenn die Temperatur der flüssigen Phase 171
bis 174° C beträgt.
Der oben angegebene Konzentrationsbereich von 50 bis 150 g/I Natriumoxid enthält nicht die Wasserbeiträge
aus dem Holzmaterial oder Wasserdampfkondensat.
Erfahrungen erstrecken sich auf Hartholz der Eichen-, Eukalyptus- und Ahornarten, entsprechend der
herkömmlichen Praxis mit semichemischen Zellstoff-Herstellungsprozessen. Es ist jedoch zu erwarten, daß
die Erfindung auch mit Nadelholzarten im gleichen Ausmaß wirksam ist wie andere semichemische
Systeme.
Nach dem Abziehen aus dem Aufschlußkessel wird das Gemisch aus gekochtem Holz und verbrauchter
Ablauge unter Druck in einen herkömmlichen mechanisehen Entfaserer geleitet, welcher das Holz zur Pulpe
macht. Danach wird die Pulpe in einem Entspannungsbehälter bei einer plötzlichen Druckverminderung von
4,2 bis 4,9 kp/cm2 entspannt.
Nach dem Entspannungsbehälter wird die Pulpe weiter mechanisch mittels einer Raffinierungsvorrichtung,
entweder des Scheiben- oder Konustyps, bearbeitet, bevor die Waschung über herkömmlichen Rotationstrommeln
erfolgt.
Kontinuierliche Kocher der hier beschriebenen Art sind in den F i g. 2 und 3 abgebildet. Der kontinuierliche
Kocher von der F i g. 2 ist gekennzeichnet als Mehrfachrohrtyp, worin Schnitzel und Kochflüssigkeit
kontinuierlich in das unter Druck stehende Innere des ersten Rohrs 10 mittels einer druckdichten Stöpselschnecke
20 gefüllt werden. Die Förderschnecke 15, die von einem äußeren Kraftzug 16 angetrieben wird,
rotiert axial und befördert die Schnitzel- und Flüssigkeitsfüllung vorwärts zum Ausgang 10a des Rohrs 10,
welcher den Eingang für das nächste Rohr 11 bildet.
Dieses Verfahren setzt sich fort durch die Rohre 12,13
und 14, dessen Ausgang 14a zu einem Entfaserer 21 führt. Wärme wird zu den Rohren 10 bis 14 mittels
nichtgezeigter Wasserdampfleitungen geliefert. Die Kochbedingungen können individuell für jedes Rohr
so reguliert werden, wodurch gegebenenfalls Flüssigphase
oder Dampfphase zulässig ist Demgemäß können die ersten drei Rohre ein Dampfphasenkochen bieten,
wogegen die Flüssigphase in den beiden letzteren vorherrschen kann.
Der in der Fig.3 gezeigte kontinuierliche Kocher
stellt eine ovale Form des gebogenen Rohrkochers dar, worin der mechanische Transport der Schnitzelfüllung
mittels wandernder Schottwände 31 erfolgt, die an einer vom Kettenrad 32 angetriebenen Gelenkkette 30
befestigt sind. Wie bei dem vertikalen Rohrkocher der F i g. 2 kann die kontinuierliche Schnitzelzugabe mittels
einer Stöpselschnecke 20 erfolgen und in einen unter Druck stehenden Entfaserer 21 entladen werden. Die
Kochbedingungen können innerhalb des gebogenen
Rohrkochers auf Flüssigphase eingestellt werden, indem
man einen Teil seines unteren Segmentes eine Flüssigkeitssäule ansammeln läßt; die höheren Teile des
Kochers werden in der Dampfphase gehalten.
Obwohl eine Vorrichtung, wie sie durch die F i g. 2 und 3 wiedergegeben ist, bei der praktischen Durchführung
der Erfindung verwendet wurde, kann die Erfindung auch mit einer anderen Vorrichtung aus
einem Einzelkessel mit vertikalem Fluß, entweder Aufwärtsfluß oder Abwärtsfluß, praktisch durchgeführt
werden.
Außerdem kann die Erfindung, wie bereits erläutert, in einem Chargenkochkessel durchgeführt werden, wie
es bei anderen semichemischen Verfahren geschieht, mittels einer richtigen Einstellung von Kochflüssigkeit,
-zeit und -temperatur. Eine repräsentative Chargenkochlauge mit Grünlauge aus einer Sulfatanlage enthält
92,6 g Na2O je Liter, worin 80% des Na2Ü in Form von
Na2CÜ3 und 20% des Na2O in Form von Na2S vorliegen,
welche auf das ofentrockene Holz einwirken in einer Rate von 10% Na2O-Gewicht je Holzgewicht, wobei ein
Flüssigkeit/Holz-Verhältnis (ml/g) von 3,5 :1 60 Minuten
bei 168°C beibehalten wurde. Das Flüssigkeit-Holz-Gemisch wurde nach einer Gesamtzeit von 2 Stunden
und 25 Minuten bei einem pH-Wert der Ablauge von 8,9 und einer Ausbeute von 70% entspannt.
Da der zuvor beschriebene semichemische Koch- und Rückgewinnungszyklus im allgemeinen in jeder Phase
desselben mit einer kooperativen Sulfatanlage zu vereinbaren ist, ist es lediglich notwendig, das
Fließsystem um Verbrauchsverluste zu ergänzen. Hierbei ist ein beträchtlicher Spielraum zulässig, so daß
man die Vorteile der laufenden Wirtschafts- und Marktbedingungen nutzen kann. Zum Beispiel kann
dem System zusätzliches Natriumion an einem der verschiedenen Stellen, die in F i g. 1 gezeigt sind,
zugeführt werden.
Fig. 1 ist ein Fließschema, in dem eine Art der Einfügung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammen
mit einem kooperierenden Kraft-Cyclus unter Verwendung einer üblichen Rückgewinnungs-Anlage
dargestellt ist.
Holzschnitzel und Grünlauge, welche überwiegend Natriumcarbonat enthält, werden zunächst in eine
Aufschlußvorrichtung 40 für das halbchemische Verfahren eingespeist, gelangen nachfolgend in einen Entfaserer
41, in einen halbchemischen Drucktank 42, in eine Raffinier-Vorrichtung 43 und anschließend in halbchemische
Waschvorrichtungen 44, wo der Rest der verbrauchten (schwarzen) Flüssigkeit von der Pulpe
getrennt wird. Dieses System wird zusammen mit einem Kraft-System betrieben, worin Holzschnitzel und eine
weiße Flüssigkeit, die überwiegend Natriumhydroxid enthält, in die Kraft-Aufschlußvorrichtung 45 eingegeben
werden. Die gekochte Kraft-Pulpe wird von der Aufschlußvorrichtung 45 in einen Kraft-Drucktank 46
überführt und nachfolgend in Kraft-Waschvorrichtungen 47, wo die Kraft-Schwarzlauge von der Pulpe
getrennt wird.
Die aus beiden Systemen herrührende Schwarzlauge wird in ein gemeinsames Leitungssystem gegeben,
welches zu einer Rückgewinnungs-Anlage führt Dort wird die Lauge zu einer Konzentrierungsvorrichtung 49
durch Verdampfen geleitet Dort wird die Konzentration von brennbaren Iignin-Feststoffen erhöht Nach
wahlweiser Zugabe von Natriumsulfat in Form eines natürlichen Salzkuchens wird die konzentrierte Lauge
dem Verbrennungsofen der Veraschungsanlage 50 als Brennstoff zugeführt
Der veraschte Rückstand des Veraschungsofens 50 heißt Schmelze und wird weitergeleitet in einen Wasch-
und Klärtank 51, wo die Feststoffpartikeln der Schmelze in Wasser gelöst werden und eine grüne Flüssigkeit
bilden. Ein Teil der so erhaltenen Grünlauge wird von dem Leitungssystem 52 abgezogen, um die halbchemische
Aufschlußvorrichtung 40 mit neuer Lauge zum Kochen zu versorgen. Der Rückstand der Grünlauge
wird in eine Kaustifizier-Vorrichtung 53 überführt und
das Produkt von dort in eine Klärvorrichtung 54 weitergeleitet, in welcher die weiße Lauge hergestellt
wird. Ein Teil der weißen Lauge wird in die
ίο Kaustifizier-Vorrichtung über einen Kalkofen zurückgeführt,
und der Rest wird in die Kraft-Aufschlußvorrichtung zurückgeführt. Überschüssige Grünlauge
(Na2CO3) aus anderen Kraft-Anlagen kann direkt dem
Strom der grünen Kochlauge im halbchemischen Verfahren zugesetzt werden. Das kann im Anschluß an
die Klärvorrichtung 51 erfolgen oder zum Fluß, welcher der Veraschungsanlage folgt. Natriumhydroxid in Form
einer Lauge oder kaustische Soda können unmittelbar der weißen Kraft-Lauge im Anschluß an die Klärvorrichtung
54 zugesetzt werden. Natriumsulfat in Form eines natürlichen Salzkuchens kann dem kreuzenden
Rückgewinnungsstrom vor der Veraschungsanlage 50 zugesetzt werden. Die Abfälle aus der Raffinierung,
welche hohe Natriumsulfid-Konzentrationen aufweisen, können dem Kraft-Teil des Kreissystems zwischen
Kaustifiziervorrichtung 53 und Klärvorrichtung 54 zugesetzt werden oder direkt in den grünen Kochlauge-Fluß
52 des halbchemischen Verfahrens eingegeben werden. Obgleich Schwefel oder Schwefelverbindungen
dem Kochansatz des erfindungsgemäßen halbchemischen Verfahrens nicht zugesetzt werden müssen, wie
sich aus Erfahrungswerten und aus der Abwesenheit derartiger Verbindungen in den nachfolgend beschriebenen
Versuchen ergibt, ist doch die Anwesenheit von Schwefelverbindungen innerhalb der vorstehend beschriebenen
Grenzen nicht nachteilig in bezug auf den Kochansatz des halbchemischen Verfahrens und notwendig
im Kraft-Verfahren. Aus diesem Grunde kann eine hinreichende Menge elementaren Schwefels, wie
sie für das Kraft-Verfahren benötigt wird, zwischen Kaustifizier-Vorrich.ung 53 und Klärvorrichtung 54
eingegeben werden.
F i g. 4 ist ein Fließdiagramm, welches eine halbchemische Anlage zeigt, die isoliert von einer Kraft-Anlage
betrieben wird. Jede Zahlenangabe entspricht der gleichen Zahlenangabe aus Fig. 1. Der Betrieb der
Anlage entspricht dem Betrieb des halbchemischen Teils der Anlage gemäß Fig. 1. Es wird lediglich
zusätzliches Brennmaterial in der Veraschungsanlage benötigt Bezüglich der Pulpe-Eigenschaften aus der
vorstehend beschriebenen Grünlauge des halbchemischen Verfahrens haben Mühl-Tests ergeben, daß die
Concorra-Flat-Crush-Festigkeit relativ zu Neutral-Sul-
fitzellstoff (NSSC) nach einem halbchemischen Verfah-
ren entspricht oder höher liegt Die maschinelle Verarbeitbarkeit, bezogen auf grundlegende Gewichtsbeständigkeit und Geschwindigkeit der Papiermaschine,
liegt ebenfalls höher.
Ein zusätzlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes beruht auf der guten Handhabung zur Verwendung der
halbchemischen verbrauchten Lauge als zusätzliches Gut und als Puffermittel für den Kraft-Kochansatz.
Anstatt den verfügbaren Fließstrom aus Abfallauge,
die einen erheblichen Wert hat, zu benutzen, um den
pH-Wert der verbrauchten semichemischen Flüssigkeit
einzustellen, kann diese verbrauchte semichemische Flüssigkeit, die wenig Wert in diesem Stadium des
Zyklus hat, mengenmäßig reduziert werden, indem man
einen Teil derselben mit der Sulfat-Kochlauge verwendet,
wie es in der F i g. 1 durch unterbrochene Linien angezeigt ist.
Die nachfolgenden Beispiele werden im Betriebsmaßstab durchgeführt, wobei die erhaltenen HalH/ellstoffe
zum Waschen und Raffinieren vereinigt werden. Folglich können die Papierbahn- und -blatteigenschaften
für jedes Beispiel nicht angegeben werden. Der
Halbzellstoff nach einem Beispiel oder mehreren Beispielen ist wie es normale Praxis bei der Herstellung
von Wellenpapier ist, mit Langfaserzellstoff (Kisienabfälle,
ungebleichte Kiefernpulpe usw.) als Material für eine herkömmliche Fcrdriniermaschine zur Entwicklung
eines 0.0229-cm-Kaliberbands von annehmbarer Qualität eines Wellenpapiers mit einer Verdrückungsfestigkeif
im Bereich von 2,8 — 3,15 kp/cm2 vereinigt worden. Die MaschinengescSwindigkeit und der Bahnzusammenhalt
ist gleichwertig oder besser als wenn man mii NSSC arbeitet, obwohl die Farbe der Bahn
eigentümlich dunkel ist
Wie schon oben erwähnt wurde, machen die hohen Ausbeuten der semichemischen Prozesse normalerweise
unabhängige Rückgewinnungsanlagen unwirtschaftlich. Wegen des äußerst vereinfachten Fließstroms bei
dem Verfahren der Erfindung ist es jedoch möglich, daß eine unabhängige Rückgewinnungsanlage getragen
werden kann. In dieser Form ist das Verfahrensschema in der Fig.4 ausgestaltet, worin Verdampfung und
Veraschung die einzigen zur Rekonstruierung der verbrauchten Kochflüssigkeit notwendigen Verfahrensschritte sind. Außerdem kann anstelle eines Veraschers
zur oxidativen Abtrennung der organischen Bestandteile der Ablauge von den anorganischen Materialien auch
ein Fließbettreaktor verwendet werden.
Die Wirtschaftlichkeit eines Systems gemäß der F i g. 4 hängt in erster Linie von der Ausbeute ab, mit der
der Kocher arbeitet, sowie dem lokalen Wert geeigneter Brennstoffe, wie Kohle, Naturgas oder -öl.
Um jedoch die Wirtschaftlichkeit eines Systems gemäß der F i g. 4 zu empfehlen, sei an die Verfügbarkeit von
Natriumcarbonat als ausschließlicher Chemikalie für die Kochflüssigkeit erinnert Ein solches System würde den
Kauf und die Versorgung nur mit einer natriumionenquelle erfordern. Demzufolge würde auch die Rückgewinnung
für nur eine Chemikalie in Frage kommen; dasselbe ist auf den Ersatz von verbrauchtem Material
anwendbar. Die Durchführbarkeit eines solchen Systems wird in dem Beispiel II gezeigt. Die dort
beschriebene Kochflüssigkeit wird vollständig aus handelsüblichem Natriumcarbonat und Wasser erhalten.
Verunreinigungen sind solche, die normalerweise in Natriumcarbonat von technischem Grad vorliegen oder
der Flüssigkeitscharge zugeführt werden. Der 98%-Gehalt an Natriumcarbonat für dieses Beispiel sollte daher
nicht als eine Begrenzung angesehen werden, da keine der in den restlichen 2% enthaltenen Verbindungen
einen bedeutenden Beitrag zur Holzentlignifizierung in solchen kleinen Konzentrationen leisten kann. Demgemäß sollte der 98%-Gehalt an Natriumcarbonat in
diesem Beispiel aus praktischen Gründen als 100% Natriumcarbonat angesehen werden.
Der technische Wert einer 100%igen Natriumcarbonatlösung als Kochlösung unterstreicht weiter den Wert
der Erfindung, da bisher Natriumcarbonat nicht als bedeutend aktiv bei dem Entlignifizierungsverfahren
angesehen wurde. Obwohl die meisten, wenn nicht alle
auf Natriumionenbasis arbeitenden Holzpulpverfahren Natriumcarbonat als Komponente enthalten, gehen die
Gründe hierfür darauf zurück, daß Natriumcarbonat ein
billiger Puffer ist. der verhindert, daß die Kochlauge übermäßig saure pH-Werte erreicht (siehe E. L.
Keller und J. N. McGovern, Neutral Sulphite
ί semicheniicn! Pulping Aspen, TAPPI, Bd. 62, Nr. 9
September 1949, Seite 400). Mit andere:· Worten, die Bewertung der bisheiigen Technik des Natriumcarbonats
beim schnellen, scrp'chemischen Prozeß entsprach
der Meinung, daß die Verbindung nicht besonders
in gravierend für den Aufschluß sei und eine Funktion
ausi'be, indem sie die Auf.v.ihhßvorrirhtung schützt.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß Natriumcarbonat,
wenn es für die Kochlösung ausschließlich verwendet wird, ein Holzentlignifizierungsmittel mit
is gleicher oder "rößerer Wirksamkeit ist als das einer
NSSC-Charge.
Labora: „liumsprüfungen dieser und anderer Typen
von reinen Natriumcarbonat-Kochlösungen zeigen den Bedarf von annähernd 40% mehr Raffinationsenergie
:n für den Halbzellstoff, verglichen mit NSSC, um eine
gegebene Festigkeitseigenschaft zu erreichen. Die Erfahrung bei technischen Anlagen vermag jedoch nicht
solche Laboratoriumsdaten zu bestätigen. Obwohl es einige Anzeichen dafür gibt, daß im Falle einer
100%igen Natriumcarbonat-Kochlösung, eine geringfügige Zunahme in der Raffinanonsenergie notwendig
sein mag, ist die Schlußfolgerung ungewiß, da Plus- oder Minusabweichungen von 20% von den Raffinationsenergienormen
bei der technischen NSSC-Anlage
jo üblich sind. Die Ursache einer solchen Fluktuation wird
allgemein jahreszeitlichen oder herkunftsmäßigen Unterschieden bei speziellen Ansätzen von Rohholzmaterial
zugeschrieben.
Bezüglich des Halbzellstoffs, der mittels der Sulfat-Kraft-Grünlauge-Kochlösung hergestellt wird, würden Laboratoriumsdaten die Notwendigkeit von 20% mehr Energie gegenüber einer vergleichbaren NSSC anzeigen. Beträchtliche Erfahrungen im Werksmaßstab mit beiden Zellstofftypen haben jedoch solche laboratoriumsbefunde widerlegt.
Bezüglich des Halbzellstoffs, der mittels der Sulfat-Kraft-Grünlauge-Kochlösung hergestellt wird, würden Laboratoriumsdaten die Notwendigkeit von 20% mehr Energie gegenüber einer vergleichbaren NSSC anzeigen. Beträchtliche Erfahrungen im Werksmaßstab mit beiden Zellstofftypen haben jedoch solche laboratoriumsbefunde widerlegt.
Nach der Erfindung können auch geeignete gebleichte Halbzellstoffe hergestellt werden. Durch Ausdehnung
der Kochdauer über die der Beispiele hinaus oder andere ähnliche Änderungen der Kochbedingungen
können größere Ligninmengen aus dem Holz entfernt werden.
Wenn auch das Produkt der Beispiele mit Langfaser-Kraftzellstoff vereinigt wird, ist es selbstverständlich,
daß die Erfindung in einer Weise auf solche Gemische beschränkt ist. Je nach den gewünschten Papiereigenschaften
kann der Halbzellstoff nach dem erfindungsgemäßen Verfahren als Grundmaterial ausschließlich oder
in Kombination mit anderen Zellstoffen oder Fasern verwendet werden.
Beisoiele
Ein Gemisch aus Hartholzschnitzeln, bestehend aus Eichen-, Eukalyptus- und Ahornholz, wurde mit
Grünlauge aus einer Kraftzellstoffanlage so hergestellt, daß die Gesamtmenge von titrierbaren Natriumverbindungen,
auf Natriumoxid umgerechnet, 5,25 Gew.-% des ofentrockenen Holzes betrug. Diese Grünlauge wies
eine Gesamtalkalikonzentration von 140 g/l — umgerechnet auf Natriumoxid - auf und enthielt 80%
Natriumcarbonat, 12% Natriumsulfid, 2% Natriumsulfat
und 2% Natriumhydroxid. Der pH-Wert der direkt
aus dem Kocher kommenden verbrauchten Lauge war 9,8. Das Mischen der Schnitzel mit Kochlösung erfolgte
bei Eintritt in einen kontinuierlichen Kocher mit mechanischer Beförderung, in welchem das Gemisch 8
Minuten bei 185°Cund 10.5 kp/cm- gehalten wurde. Die
Ausbeute betrug etwa 75%.
Beispiel Ii
Ein Gemisch aus Hartholzschnitzeln, bestehend aus Eichen-, Eukalyptus- und Ahornholz, wurde mit einer ι ο
wäßrigen Lösung von handelsüblichem Natriumcarbonat hergestellt, wobei das Natriumcarbonat 6,25
Gew.-% des ofentrockenen Holzes ausmachte. Diese Natriumcarbonatlösung hatte eine Gesamtalkalikonzentration,
umgerechnet auf Natriumoxid, von 100 g/l und enthielt 98% Natriumcarbonat sowie einen Rest
verschiedener Verbindungen, darunter möglicherweise Natriumsulfid, Natriumsulfat und Natriumhydroxid. Der
pH-Wert der direkt aus dem Kocher kommenden verbrauchten Lauge war 9.5. Das Mischen der Schnitzel
und Kochlösung erfolgte bei Eintritt in einen kontinuierlichen Kocher mit mechanischer Beförderung, in
welchem das Gemisch 14 Minuten bei 174°C und
8.75 kp/cm2 gehalten wurde. Die Ausbeute betrug etwa 78%.
Beispiel III
Ein Gemisch aus Hartholzschnitzeln, bestehend aus Eichen-, Eukalyptus- und Ahornholz, wurde mit
Grünlauge aus einer Kraftzellstoffanlage so hergestellt, daß die Natriumverbindungen, umgerechnet auf
Natriumoxid, 6,85 Gew.-% des ofentrockenen Holzes ausmachten. Diese Grünlauge wies eine Gesamtalkalikonzentration,
umgerechnet auf Natriumoxid, von 70 g/l auf und enthielt 85% Natriumcarbonat, 10% Natriumsulfat
und 1% Natriumhydroxid. Der pH-Wert der direkt aus dem Kocher kommenden verbrauchten
Lauge war 9,4. Das Mischen der Schnitzel und Kochlösung erfolgte bei Eintritt in einen kontinuierlichen
Kocher mit mechanischer Beförderung, in welchem das Gemisch 8 Minuten bei 185°C und
10,5 kp/cm2 gehalten wurde. Die Ausbeute betrug 76%.
Ein Gemisch aus Hartholzschnitzeln, bestehend aus Eichen-, Eukalyptus- und Ahornholz, wurde mit
Grünlauge aus einer Kraftzellstoffanlage so hergestellt daß die Natriumverbindungen, umgerechnet au!
Natriumoxid, 6,55 Gew.-% des ofentrockenen Hoizes ausmachten. Diese Grünlauge wies eine Gesamtalkalikonzentration,
umgerechnet auf Natriumoxid, von 100 g/l auf und enthielt 80% Natriumcarbonat 15%
Natriumsulfid, 2% Natriumsulfat und 1% Natriumhydroxid.
Der pH-Wert der direkt aus dem Kocher kommenden verbrauchten Lauge war 9,4. Das Mischen
der Schnitzel und Kochlösung erfolgte bei Eintritt in einen kontinuierlichen Kocher mit mechanischer Beförderung,
in welchem das Gemisch 8 Minuten bei 183°C und 9,80 kp/cm2 gehalten wurde. Die Ausbeute betrug
etwa 77%.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Semichemisches Holzpulpverfahren, bei welchem zerkleinertes Holz mit einer wäßrigen Lösung,
die Natriumcarbonat und gegebenenfalls Natriumsulfid enthält, gekocht und mechanisch entfasert
wird, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung mit einer Gesamtalkalikonzentration
von 50 bis 150 g/l, umgerechnet auf Natriumoxid, und 50 bis 100% der Natriumverbindüngen
in Form von Natriumcarbonat in einer solchen Menge verwendet, daß die gesamten
titrierbaren Natriumverbindungen, ausgedrückt als Natriumoxid, 4 bis 10 Gew.-% des Gewichts von
dem ofengetrockneten Holz ausmachen, wobei das gegebenenfalls enthaltene Natriumsulfid nicht mehr
als 2,5 Gew.-% des ofengetrockneten Holzes beträgt, daß man das Flüssigkeit/Holz-Verhältnis bei
0,30 :1 bis 2,40 :1 hält und das Gemisch unter Druck
so lange kocht, bis nicht mehr als 30% der organischen Verbindungen des Holzes in Lösung
gebracht worden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch bei 170 bis 185° C
kocht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kochlösung eine
Natriumcarbonatlösung verwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung unter jo
Verwendung von 5 bis 8% Natriumverbindung, ausgedrückt als Natriumoxid, bezogen auf das
Gewicht des ofengetrockneten Holzes, mit Holz mischt und im Gemisch mit dem Holz mindestens 7
Minuten beläßt, wenn die Temperatur der Dampfphase 177 bis 185°C beträgt, und mindestens 14
Minuten beläßt, wenn die Temperatur der flüssigen Phase 171 bis 174° C beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dafl man das
Verfahren mit einem Kraftzellstoff-Herstellungsund Rückgewinnungssystem aus einem Verdampfer
für Natronablauge, einem Verascher für Natronablauge, einem Kaustifizierer für die Grünlauge und
einem Klärer für die Abfallauge kreuzweise schaltet, wobei das gesamte Alkali des Verascherrückstandes
von den kombinierten erhaltenen Abströmen des semichemischen Verfahrens und Kraftzellstoff-Herstellungsverfahrens
mindestens einen Teil der Beschickung des semichemischen Verfahrens darstellt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens einen Teil der
Flüssigkeit von dem Holzerwärmungsprozeß mit Abfallauge mischt zur Aufbereitung der Kochlauge
einer Kraftzelistoff-Herstellungsanlage.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das semichemische
Verfahren in einer Kontinuierlichen Aufschlußvorrichtung, Verdampfungs- und Oxidiervorrichtung
für verbrauchte Lauge durchführt, wobei man die verbrauchte Kochlauge bis zu einem Feststoffgehalt
von mindestens 40% eindampft und zwecks Wärmeerzeugung zur Förderung dieses Eindampfens
oxidiert und den Rückstand in Wasser löst und zum Aufschluß zurückführt.
Die Erfindung betrifft ein semichemisches Holzpulpverfahren, d.h. ein semichemisches Zellstoff-Herstellungsverfahren,
bei welchem zerkleinertes Holz mit einer wäßrigen Lösung, die Natriumcarbonat und
gegebenenfalls Natriumsulfid enthält, gekocht und mechanisch entfasert wird.
Zur Herstellung von Papierpulpe geeignetes Holz enthält im allgemeinen 45 bis 55% «-Cellulose,
14-25% Hemicellulosefasern und 15 bis 35% Lignin. Die kontinuierliche Bildung einer Papierbahn auf einem
sich bewegenden Fourdrinierdrahtnetz erfordert, daß die zellulosehaltigen Fasern darauf aus einer 0,05- bis
3proz. wäßrigen Aufschlämmung abgelagert werden.
Je nach den gewünschten Eigenschaften des erhaltenen Papierproduktes kann der Zellstoff-Herstellungsprozeß durch ausschließlich mechanische Mittel, thermochemische
Mittel oder durch eine Kombination der beiden, z.B. semichemische Mittel bzw. Maßnahmen
erfolgen. Zu den typischen Kennzeichen dieser Verfahren zählen der Grad der Ligninentfernung und der
Ausbeute (Gewicht an ofentrockener Pulpe je gegebenes Gewicht an ofentrockenem Holz). Da der
mechanisch«; Zellstoff-Herstellungsprozeß im wesentlichen ein Schnitzelverfahren bedeutet, ist die Ligninentfernung
vernachlässigbar, und Ausbeuten von über 95% fallen an. Andererseits hat der chemische Zellstoff-Herstellungsprozeß
den Nachteil, daß so viel Lignin entfernt wird, wie praktisch durchführbar, was nur 40 bis 65%
Zellstoff aus einer Holzcharge ergibt.
Beim semichemischen Zellstoff-Herstellungsprozeß wird etwa die Hälfte des löslichen Lignins entfernt und
eine Ausbeute an Halbzellstoff von 70 bis 85% erzielt.
Halbzellstoffe sind besonders brauchbar und wirtschaftlich für die Herstellung ungebleichter, äußerst
fester Papiere, wie Wellenpapiere für Wellpappe und Behälter. Das darin enthaltene restliche Lignin steigert
die Festigkeit und Starrheit des Papiers.
Das semichemische Zellstoff-Herstellungsverfahren umfaßt als erste Stufe eine milde Behandlung der
zellulosehaltigen Rohstoffe mit Chemikalien, um die Ligninbindung an den Cellulosefasern zu schwächen,
und als zweite die mechanische Zerfaserung des vorher aufgeweichten Holzes.
Halbzellstoff wurde erstmalig in den Jahren um 1880 durch chemische Behandlung der Holzschnitzel mit
schwefliger Säure oder Bisulfit, gefolgt von Zerfaserung, hergestellt
Gegenwärtig wird der Halbzellstoff vorwiegend durch das semichemische Neutral- oder saure Sulfitverfahren
hergestellt, worin das hauptsächliche chemische Entlignifizierungsmittel eine 120- bis 200-g/l-Lösung
von Natriumsulfit und eine kleine Menge (30 bis 50 g/l) alkalische Verbindung, wie Natriumcarbonat, -bicarbonat
oder -hydroxid, ist. Die von der alkalischen Verbindung ausgeübte Funktion besteht darin, die
freigesetzten Säuren zu neutralisieren.
Das übliche semichemische Sulfit-»Kochen« erfolgt in Chargenkochern bei 160 bis 1900C für 1 bis 3 Stunden
bei Verhältnissen von Lösung (Flüssigkeit) zu Holz von weniger als 4 :1 (4 ml Flüssigkeit zu 1 g ofentrockenes
Holz). Diese Periode kann jedoch beträchtlich abgekürzt werden durch eine Vorimprägnierungsperiode,
gefolgt von einem 15- bis 20minütigen Durchgang durch einen kontinuierlichen Kocher bei 200° C.
Unter dem Gesichtspunkt der bloßen Halbzellstoffherstellung ist das semichemische Sulfitverfahren sehr
wirtschaftlich. Nur ein Minimum an chemischer und mechanischer Energie wird verbraucht. Unter dem
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