DE2441440B2 - Verfahren zum aufschliessen von holz - Google Patents

Description

Es ist bereits bekannt, daß man Holz mit Sauerstoff und Alkali aufschließen kann. Der Prozeß wird Sauerstoffaufsehließunggenannt. Mit Hol.- sind hierund in der Fortsetzung vorzugsweise Hackschnilzclholzstoffe gemeint, jedoch werden auch Späne und Splitter zu diesem Begriff gezählt. Dagegen wird defibriertcs Holz. d. h. mechanische Masse oder irgendeine Art von chemimechanischer oder halbchemischer Masse, nicht dazu gezählt. Mit Sauerstoff werden hier außer reinem Sauerstoff auch Mischungen zwischen Sauerstoff und anderen Gasen, wie beispielsweise Stickstoff (Luft) und Kohlendioxid, bezeichnet. Mit Alkali sind nachstehend Hydroxide. Karbonate und Hydrogenkarbonate von Alkalimetallen, vorzugsweise Natrium. Ammoniak (bzw Ammonium) sowie von alkalischen Erdmetallen gemeint. Mit Vorteil können Mischungen von solchen Verbindungen angewendet werden.

Über Versuche, Holz mit Sauerstoff und Alkali aufzuschließen, ist in mehreren Patentschriften berichtet worden, doch die meisten von diesen wiesen bedeutende Nachteile auf. Man hat versucht, die Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, daß das Holz vor der Delignifierung mit Alkali und Sauerstoff mechanisch defibriert wird, was normalerweise nach einem Voraufschlutt des Holzmaterials geschieht, so daß eine halbchemische Masse erhalten wird. Diese Verfahren

^o werden oft als Sauerstoffaufschluß bezeichnet, sollten jedoch richtigerweise Bleichung von halbchemi^cher oder mechanischer Masse genannt werden. Die Verfahren werden jedoch sehr kostspielig und die M:isseausbeute ist gering.

<*5 In der schwedischen Patentschrift 2 20 049 wird eine Wthode z.ur Verbesserung konventioneller chemischer Kochmethoden, wie z. B. der Sulfat-, Sulfit- oder Sodametbodc. beschrieben. Die Verbesserung besteht

4ί

darin. dal3 man die Koch/ett erheblich verkurzen kann, wobei gleichzeitig eine gleichmäßige AuKchh.jUung des Hol/es erhalten wird. Bei diesem Verfahren werden CJn den Hackschnitzel freigelegte Fasern von dem Kochapparat während der ganzen Kochpenode koniinuierlich eiilfernt. Dabei ist das Verhältnis Holz : Flüssigkeit niedrig, was bedeutet, daß die Hackspane sich in einer dünnflüssigen Suspension befinden. Das Verfahren ist aber beim Sauerstoffkochen nicht anwendbar, und zwar aufgrund mehrerer ernstlicher Nachteile der Methode, die z. B. in dem zu niedrigen Verhältnis Holz : Flüssigkeit bestehen und auch darin, daß die Fasern direkt von der Ingangsetzung des Kochens an von der Oberfläche der Hackschnitzel freigelegt werden. Es hat sich erwiesen, daß dadurch eine zu schwache Masse erhalten wird, die sich beispielsweise für die Herstellung von Papier nicht eignet.

Es hat sich ganz überraschend gezeigt, daß man die Schwierigkeiten bei der Sauerstoffauischlieüung von Hol/, vorzugsweise Hackschnitzclholzstoff. vermeiden kann. Es wurde ein Verfahren bei der Aufschließung von Holz, vorzugsweise Holzhackschniizel. mit einer Alkali enthaltenden Aufscbließungsflüssigkeit gefunden, wobei das Heizmaterial so behandelt wird, daß in der Aufs<;hließungsflüssigkeii befindliche oder an der Oberfläche des Holzmaterials vorhandene ganz oder teilweise freigelegte Fasern in Flüssigkeitssuspension zum Verlassen des Holzmaterials und der Aufschließungsapparatur gebracht werden und das von freigelegten Fasern befreite Holzmaterial einer fortgesetzten Aufschließung mit Alkali enthaltener Aufschließungsflüssgkeit unterworfen wird, das dadurch gekennzeichnet ist. daß die Aufschließung in an sich bekannter Weise in Gegenwart von einem Sauerstoff enthaltenden Gas ausgeführt wird und das die bekannte Faserentfernun? erst begonnen wird, nachdem die Aufschließung bereits eine Zeit gedauert hat. die mindestens 20"/» der gesamten erforderlichen Aufschließungszeit entspricht.

D;is Verfahren kann sowohl bei kontinuierlicher als auch bei satzweiser Aufschließung von Holz angewendet werden. Die Behandlung wird erst begonnen, nachdem das Holz an der Oberflache des Hol/matcrials aufgeschlossen worden ist. z. B. nachdem die '\ufschließung bereits eine Zeit gedauert hat. die 20 bis 50% der gesamten erforderlichen Aufschließungszeil entspricht.

Die Behandlung zum Ablösen der Fasern kann erfolgen, indem das Holzmaterial, welches vorzugsweise aus Hackschnitzelholzstoff besteht, mit einer Flüssigkeit behandelt wird, die mit solcher Kraft gegen das Holz gespritzt wird, daß Fasern vorzugsweise von der Oberfläche des Materials abgelöst werden. Die erhaltene Fasersuspension wird darauf aus der Aufschließungsapparatur entweder direkt abgeführt oder nachdem sie in diese rückzirkuliert worden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Flüssigkeit mit solcher Kraft durch ein Bett des Holzmaterials gepreßi. daß Fasern, welche durch die Aufschließung ganz oder teilweise freigelegt worden sind, vom Hobmaterial abgelöst werden. Die bei diesen hydraulischen Verfahren zur Ablösung der Fasern verwendete Flüssigkeit wird mit Vorteil von der Aufschlußflüssigkeit aus der Sauerstoff-Alkalibehandlung gebildet. Es ist auch möglich, dadurch eine Ablösung von Fasern zu bewirken, daß Gas. vorzugsweise Sauerstoff unter Überdruck gegen das Holzmaterial oder durch ein Bett desselben geblasen wird. Dies geschieht zweckmäßigerweise in Anwesenheit einer Aufschlußflüssigkeit. Die erhaltene Fasersuspension wird aus der Aufschließungs-

apparauir abgeführt.

L-S hdi sich ais besonders vorteilhaft erwiesen, eine gleichzeitige Behandlung von Holzmaterial sowohl mit Hussigkeit als auch mit Gas vorzunehmen. Die Behandlung erfolgt zweckmäßigerweise während sich teilweise aufgeschlossenes Holzmaterial in einem Bett befindet. Gleichgültig, ob man lediglich Flüssigkeit, lediglich Gas oder beides anwendet, kann die Betthöhe vorteilhafterweise zwischen 0,5 und 5 Meter betragen. Auch größere oder kleinere Dimensionen können jedoch in Frage kommen. Die Behandlung soll so kräftig sein, daß das Hackschnitzelbett aufgelockert wird und daß die Schnitzelstücke zur Bewegung gebracht werden.

Anstelle einer Behandlung mit Flüssigkeit und/oder Gas kann das Holzmaterial einer milden Behandlung mit mechanischen Vorrichtungen ausgesetzt werden, so daß die Fasern abgelöst werden. Man kann diese Methode mit Vorteil mit der Behandlung mit Gas und/oder Flüssigkeit gemäß dem oben Beschriebenen kombinieren. Die mechanischen Vorrichtungen können aus Stiftreibern mit Rührwerken versehenen Trögen oder Behältern bestehen, die das teilweise aulgeschlossene Holzmaterial so bearbeiten, daß die Fasern abgelöst werden. Alternativ oder zusätzlich können Pumpvorrichtungen, z. B. Zentrifugalpumpen oder sogenann'e Hochkonzentrationspumpen für Massebeförderung oder andere an sich bekannte Vorrichtungen zur Ablösung der freigelegten Fasern vom nicht aufgeschlossener, oder schlecht aufgeschlossenen Holzmaterial vorgesehen werden.

Eine andere Methode, das Ablösen der Fasern gemäß der Erfindung zu bewirken, ist das Schaben. Das Holzmaterial liegt zweckmäßigerweise in Form von Hackschnitzeln vor und durch geeignete Organe werden die Schnitzclsiüekc dazu gebracht, daß sie aneinander schaben. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß man eine rotierende Aufschließungsapparatur verwendet. Diese letztgenannte Methode ist besonders zweckmäßig bei satzweiser Aufschließung. Diese auf Schaben basierenden Methoden zur Ablösung von Fasern können mit Vorteil mit einer oder mehreren der bereits genannten Behandlungsmethoden kombiniert werden.

Fin sehr wirksames Verfahren zur Ablösung der fasern ist jenes durch Vibration, welche durch einen oder mehrere an geeigneten Stellen der Aufschließungsapparatur angebrachte Vibratoren erzeugt werden kann. Ein anderes zweckmäßiges Verfahren zur Ablösung von Fasern durch Vibration ist jenes, bei dem man das teilweise aufgeschlossene Material einen vibrierenden Tisch oder ein vibrierendes Sieb passieren läßt. Auch die Vibrationsverfahren können mit Vorteil mit anderen bereits erwähnten Verfahren zur Ablösung von Fasern während der Aufschließung oder aus dem teilweise gekochten Holzmaterial kombiniert werden.

Unabhängig davon, auf welche Weise die Fasern vom Holzmaterial abgelöst werden, sollen die Fasern die Aufschließungsapparatur selbst in Flüssigkeitssuspension verlassen, wobei mit dieser Apparatur jene Einrichtung gemeint ist, in der die Aufschließung mit Sauerstoff und Alkali stattfindet, bzw. jene Zone oder Zonen einer Vorrichtung gemeint sind, in welchen eine solche Aufschließung erfolgt. Dabei gewinnt man den Vorteil, daß abgelöste Fasern einem unnötigen Abbau in der Aufschlußflüssigkeit oder mit Sauerstoff entgehen, jedoch überraschenderweise auch andere Vorteile, welche gegenwärtig nicht vollständig erklärt werden

können. Es ist jedoch offenbar, da"ß die fortgesetzte Auisehiießung des in der Aulschhcüungsapparaiur verbleibenden Holzmaterials — wahrscheinlich aufgrund mehrerer zusammenwirkender Faktoren — bedeutend erleichtert wird und daß überraschenderweise die Selektivität des Prozesses, die als Quotient zwischen den Geschwindigkeiten für die Delignifierung und für den Abbau der Zellulose definiert ist, bedeutend erhöht wird, dadurch daß freigelegle Fasern vom Holzmaterial entfernt werden.

Nachdem die Fasersuspension die Aufschließungsapparatur verlassen hat, sollen die abgeführten Fasern von der Aufschließungsflüssigkeit separiert werden, was ohne oder nach absichtlicher Abkühlung der entnommenen Suspension geschehen kann. Die Trennung kann in einer oder mehreren Stufen unter Anwendung von an sich bekannten Vorrichtungen bzw. Kombinationen von solchen erfolgen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn in einer Trennungsvorrichtung zuerst die aus der Aufschließungsapparatur abgeführte Suspension in zwei oder mehrere Fraktionen mit verschiedenen Gehalten »η Fasern aufgeteilt wird, zweckmaßigerweise in eine gaiu. oder im wesentlichen faserfreie Flüssigkeitsfraktion und eine faserreiche Fraktion. Diese Aufteilung erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform durch Zentrifugaitrennung, /wcckmäßigcrwcisc durch Anwendung von Hydrozyklonen und/oder Separatoren oder andere kontinuierlich arbeitende Zentrifugen.

Um die Fasern oder ein Konzentrat von Fasern von der Suspension zu trennen, kann man auch Siebe oder Filter anwenden. Aus wärmetechnischen Gründen bild auch um eine möglichst rasche Trennung zu erzielen, ist es in vielen Fallen zweckmäßig, bei der Trennung von Fasern oder einer faserreichen Fraktion aus der entnommenen Suspension eine hohe Temperatur zu halten. Es ist /weckmäßig, wenn bei der Aufteilung die Temperatur der Fasersuspension höchstens IOC niedriger als jene Temperatur gehalten wird, die die Suspension bei der Entnahme aus der Aufschlicßungsapparatur hatte.

Auch Flotation und Sedimenticrung im Schwerkraftfeld können auf bekannte Weise ausgenützt werden, um die oben erwähnte Aufteilung zu erreichen oder als ein Glied in dieser Aufteilung zu dienen. Besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Suspension in einer Batterie von Hydrozyklonen, die bei einer nahe der Temperatur der AufschlieBungsflfcisigkeit liegenden Temperatur arbeiten, in eine faserrciche und eine faserarme oder faserfreie Suspension aufzuteilen. Die faserreiche Suspension wird daraui einer weiteren Trennung in einer oder mehreren Stufen unterworfen, so daß die Fasern abgeschieden werden. Dies kann auf an sich bekannte Weise, z, B. durch Siebung und Filtrierung geschehen, wobei wenigstens die letzte Stufe vorteilhafterweise durchgeführt werden kann, nachdem die Temperatur gesenkt worden ist. Die Absenkung kann zweckmaßigerweise auf z. B. 60 bis 90°C erfolgen, so daß die Trennung ohne Nachteil bei Atmosphärendruck geschehen kann.

Die abgetrennte ganz oder im wesentlichen faserfreie Flüssigkeitsfraktion wird normalerweise als Aufschließungsflüssigkeit bei der Sauerstoff-Alkaliaufschließung ausgenützt. Die Flüssigkeit kann somit zur gleichen Aufschließung rückgeführt werden, von der sie entnommen worden ist. oder sie kann bei einem anderen Satz oder in einer anderen Aufschließungsapparatur angewendet werden. Sie kann auch als Behandlungsflüssigkeit bei hydraulischer Behandlung von Heizmaterial xur Ablösung von fasern gcmau der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Nach der Abtrennung von Fasern, jedoch bevor die Flüssigkeit wieder der Saucrstoffaufschlicßung zügefuhrt wird, kann es zweckmäßig sein, die flüssigkeit einer Krhitzung auf eine Temperatur zu unterw erfen. die höher isi als die während der Aufschließung herrschende. Im Zusammenhang damit ist es /wecKinaßig. die Flüssigkeit in enger Berührung mit Sauerstoff oder Luft

ίο /u halten, gegebenenfalls in Anwesenheit eines Katalysators, der die Zerstörung von leichtoxydierter Substanz beschleunigt.

Wie bereits erwähnt, wird das Holzmaterial vorzugsweise von Hackschnitzeln gebildet, doch können auch Späne und Splitter verwendet werden. Sowohl bei Nadelholz als auch bei Laubhcl/ weist das Verfahren im Vergleich mit bisher bekannten Methoden große Vorteile auf. Besonders günstige Resultate sind bei Laubholz, z. B. Birke, Espe und Buche erzielt worden.

Das Verfahren kann mit Vorteil mit Holz durchgeführt werden, das vor der Aufschließung mn Sauerstoff und Alkali einer chemischen Vorbehandlung nut Säure, neutralen und/oder alkalischen Wasserlosiingen unterworfen worden ist Die Vorbehandlung erloigt /*e'·'.-mäßigerweise bei erhöhter Temperatur. /.. B. bei IUO bis 200 C. so daß man wenigstens eine teilweise Deu/etylicrung des Hol/es erhält. Die Behandlung 111 saurem Medium mit Säurezusatz oder lediglich Wasser kann mit Verteil angewendet werden, wenn man Massen mn geringem Gehalt an Hemicellulose, d. h. Massen mit verhältnismäßig niedriger Ausbeute, hei zustellen wünsch;.

Bei der Herstellung von Papiermassen nut relativ hoher Ausbeute, z. B. 50 bis 70 kg ungebleichte Masse auf 100 kg trockenes Holz, ist es besonders zweckmäßig. wenn das Holzmatcrial mit einer basisches Neutralisationsmittcl enthaltenden Flüssigkeit bei einer Temperatur von 120 bis 200'C, vorzugsweise UO bis 180 C. vorbehandelt wird. Als basisches Neutralisationsniiuel kann man die gleichen Chemikalien verwenden, die im Zusammenhang mit der Saucrstoff-Alkaliaulschlicßung genannt worden sind. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Natriumhydrogenkarbonat erwiesen, jedoch haben auch Natriumcarbonat oder Mischungen dieser Karbonate außerordentliche Resultate ergeben. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, sich bildendes Kohlendioxid während des Ablaufes der Vorbehandlung abzugasen. Die Reaktionszeit während der Vorbehandlung wird zweckmaßigerweise so angepaßt, daß das zugesetzte Alkali nicht ganz verbraucht wird, sondern daß die Lösung eine gewisse Pufferwirkung hat, so daß saure Hydrolyse vermieden wird soweit diese nicht besonders erwünscht ist. Ein Zusatz von 5 bis 30 Gewichtsprozent Natriumhydrogenkarbonat auf das Trockengewicht des Holzes gerechnet sowie eine Behandlungszeit von 0,5 bis 4 Stunden bei 120 bis 180⁰C sind besonders zu empfehlen. Durch die Vorbehandlung wird die Hackschnitzelmasse oft dunkelbraun oder schwarz, doch verschwindet die Farbe rasch bei der nachfolgenden Sauerstoff-Alkaliaufschließung. In Kombination mit dem im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahren bringt diese Vorbehandlung überraschende Vorieile mit sich, was die Selektivität der Delignifierung anbelangt, und führt außerdem zu einer beträchtlichen Verkürzung der Zeit für die Sauerstoff-Alkaliaufschließung. Bei der Zubereitung von Vorbehandlungsflüssigkeit kann man mit Vorteil Aufschließungsflüssigkeit von der Saucrstoff-Alkaliaufschließunii

verwenden, die am Schluß oder während des Kochvorganges entnommen worden ist.

Die Sauerstoffaufschließung kann z. B. mit Natriumhydroxid als aktives Alkali bei einem pH-Wert von mehr als 10 durchgeführt werden, wobei es vorteilhaft ist. aktives Alkali je nach dessen Verbrauch zuzusetzen. Für die meisten Holzarten und Massequalitäten ist .:s jedoch vorteilhafter, den pH-Wert während des Hauptteils der Aufschließung mit Sauerstoff innerhalb des Intervalles von 6,5 bis 10-zu halten. Bei der Herstellung von Papiermassen aus Laubholz hat es sich gezeigt, daß noch bessere Starkedaten erhalten werden, wenn der pH-Wert innerhalb des Intervalles von 7 bis 9 liegt. Auch in diesem Fall ist es zweckmäßig, aktives Alkali je nach dessen Verbrauch von Hand zuzusetzen. Als aktives Alkali wird vorzugsweise Natriumkarbonat und/oder Natriumhydrogenkarbonat und Mischungen derselben verwendet. Das entwickelte Kohlendioxid bremst die Reaktion, indem es zu einer pH-Senkung beiträgt. Das Kohlendioxid soll deshalb normalerweise entfernt werden, z. B. durch Ausschwitzen zusammen mit Sauerstoff, durch Absorption, Abkühlung oder gemäß anderen bekannten Methoden.

Die Sauerstoffaufschließung kann bei einer Temperatur von 100 bis 18O⁰C durchgeführt werden. Bei der unteren Temperaturgrenze sind jedoch allzu lange Reaktionszeiten erforderlich, als daß der Prozeß wirtschaftlich wäre. Bei l80^rC ist die Selektivität verhältnismäßig schlecht. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Temperatur während des Hauptteils der Sauerstoffaufschließung innerhalb des Intervalles von 120 bis 160⁰C gehalten wird. Innerhalb des Temperaturbereiches von 135 bis 15O⁰C werden sowohl eine verhältnismäßig rasche Reaktion als auch eine sehr gute Selektivität erhalten. Für die meisten Holzmaterialien und Massetypen kann dieser Bereich als optimal angesehen werden.

Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung eines hohen Partialdruckes im Hinblick auf den Sauerstoff eine verbesserte Selektivität erhalten wird. Wirtschaftliche Gründe und Sicherneiibrisiken beizen eine obere Grenze, deren Lage z. B. von der Rohware und Materialproben abhängt. Normalerweise kann man innerhalb des Intervalles von 1 bis 300 bar arbeiter, jedoch kommt in der Praxis am ehesten das Intervall von 5 bis 100 bar in Frage. Das optimale Druckintervall liegt in vielen Fällen bei 10 bis 50 bar und sehr oft bei 20 bis 40 bar.

Die ungebleichte Masse weist eine große Helligkeit auf. Bei Massen aus Birke wird eine Helligkeit von 52% gemäß SCAN bei einer Kappazahl von 15 und einer Gesamtausbeute von 58% erhalten. Bei einer Kappazahl von 8 war die Ausbeute 56% und die Helligkeit 61% gemäß SCAN. Bei Nadelhölzern wurde eine Helligkeit von 50% bei einer Kappazahl von 19 und einer Ausbeute von 54 Gewichtsprozent erhalten.

Die Massen können ohne Bleichung direkt verwendet werden und werden dann fast mit halbgebleichter Suifatmasse und ungebleichter Sulfitmasse vergleichbar und können diese für verschiedene Anwendungsgebiete ersetzen.

Die Massen können auch mit bekannten Bleichmitteln und Kombinationen von bekannten Bleichmitteln, wie Chlor, Chlordioxid, Hypochlorit Chlormonoxid. Peroxid, Sauerstoff und Mischungen derselben gebleicht werden.

Das Verfahren ist besonders zweckmäßig bei kontinuierlicher Herstellung von Holzzeliulose, weil man durch die kontinuierliche Abführung der fertig aufgeschlossenen Fasern eine optimale Ausnutzung des ganzen Volumens der Apparatur erhält. Bei satzweiser Aufschließung kann es zwecks möglichst wirksamer Ausnutzung der Apparatur zweckmäßig sein, die Sauerstoffaufschließung abzubrechen, während noch eine gewisse Menge an teilweise aufgeschlossenen Hackschnitzeln vorhanden ist (z. B. 5 bis 10 Gewichtsprozent des Holzmaterials) und dieses teilweise ίο aufgeschlossene Material separat zu Masse mit freigelegten Fasern umzuwandeln, z. B. durch separate Sauerstoffaufschließung, gegebenenfalls nach einer mechanischen Behandlung des Materials.

Beispiel

Technische Birkenhackschnitzel werden einer Vorbehandlung mit 20 Gewichtsprozent Natriumhydrogenkarbonat bei 160'C während zwei Stunden unterworfen, wobei das Verhältnis Holz : Flüssigkeit 1 : 5 (kg pro dm³) beträgt. Die Behandlung erfolgt in einem Autoklav. Der Druck in diesem wird jede halbe Stunde auf nahezu Atmosphärendruck abgesenkt, um ausgetriebenes Kohlendioxid zu entfernen. Während der Vorbehandlung erfolgt u. a. Entazetylierung sowie ein Abbau von leichtlöslicher Hemizellulose. Die Ausbeute nach dieser Behandlung ist 85% des Trockengewichtes des Holzes und die Schnitzelstücke sind schwarz.

Darauf wird die Sauerstoffaufschließung in einem Autoklav vorgenommen, in welchem eine zirkulierende Aufschließungsflüssigkeit,die aus Natriumhydrogenkarbonat zubereitet ist, über die Hackschnitzel gesprüht wird. Das Verhältnis Holz : Flüssigkeit betrag! 1 :14. Der Sauerstoffdruck beträgt 9 bar und die Temperatur 140°C. Während des Ablaufes der Aufschließung wird gesättigte Natriumhydrogenkarbonatlösung zugeführt und gebildetes Kohlendioxid kontinuierlich abgeführt, so daß der pH-Wert an der gekühlten (20°C) Aufschließungsflüssigkeit gemessen 7.5 bis 8 beträgt. Die Menge an zugesetztem Natriumhydrogenkarbonat beträgt 1,8 Gewichtsprozent zu Beginn der Aufschließung und 12% während des Ablaufes der Aufschließung, gerechnet auf das Trockengewicht des eingesetzten Holzes. Nach 3 Stunden wird die Aufschließungsflüssigkeit von unten durch ein Bett aus teilweise aufgeschlossenen Hackschnitzeln mit solcher Geschwindigkeit hindurchgepreßt, daß das Hackschnitze!bett in Bewegung kommt. Durch die Aufschließung freigelegte Fasern werden dabei von den Hackschnitzeln abgelöst und als eine Suspension in der Aufschließungsflüssigkeit erhalten, welche kontinuierlich eine Batterie von Hydrozyklonen zur Aufteilung der Suspension in eine faserarme und eine faserreiche Fraktion passiert. Die eintretende Suspension hat eine Massekonzentration von 0,5 Gewichtsprozent und die faserreiche Fraktion von 13 Gewichtsprozent Die faserarme Fraktion wird mittels einer Zentrifugalpumpe zur Aufschließungsvorrichtung zurückgeführt und zirkuliert von unten nach oben durch das Bett Diese hydraulische Behandlung des Hackschnitzelbettes dauert 10 Minuten, während welcher Zeit sich die Aufschließungsapparatur zweckmäßigerweise unter Sauerstoffdruck befindet Die faserreiche Fraktion passiert einen unter Druck arbeitenden Entwässerer. Das erhaltene Filtrat wird zur Aufschließungsapparatur zurückgeführt Die Masse wird gewaschen. Das oben beschriebene Einpressen von Aufschließungsflüssigkeit und das Abtrennen werden mit Intervallen von 30 Minuten wiederholt bis eine totale Aufschlicßungszeit von 5,5 Stunden erreiehl

609534/36*

684

worden ist. Der Druck wird dabei gesenkt und restliche Masse sowie teilweise aufgeschlossenes Holz ausgeblasen. Die Masse wird gesiebt und gewaschen. Die teilweise aufgeschlossenen Hackschnitzel werden einer fortgesetzten Sauerstoffaufschließung unterworfen.

Laboratoriumsversuche mit technischen Birkenhackschnitzeln, bei welchen diese Bedingungen simuliert wurden, zeigten, daß nach einer Sauerstoffaufschließung während 3 Stunden 26,5 Gewichtsprozent des ursprünglichen Holzes als Masse in Suspension erhalten wurde, während 42.9% als unvollständig aufgeschlossene Hackschnitzel vorlagen. Nach 3,5 Stunden waren die entsprechenden Ziffern 38,9 und 30,0. Die Viskosität der aus der Suspension gewonnenen Masse betrug 910 cmVg gemäß SCAN. Die Menge an alkaliresistenter Masse, bestimmt in 5% NaOH gemäß SCAN (R5-Wert), war 68,9 Gewichtsprozent, und die Viskosität der alkaliresistenien Masse betrug 1268 cmVg.

"5 Am Ende der Kochzeil (d. h. nach einer totaler Kochzeit von 5,5 Stunden) betrug die totale Ausbeute an gesiebter Masse 54,9%. Die Viskosität der Masse betrug 880 cmVg. Der R5-Wert war 70,0, und die Viskosität der alkaiiresistenten Masse betrug 1200 cmVg. Außerdem wurden 6,2% an teilweise aufgeschlossenen Hackschnitzeln erhalten, gerechnet auf das ursprünglich trockene Holz. Nach getrennter Sauerstoffaufschließung dieser teilweise aufgeschlossenen Hackschnitzel während 2 Stunden wurden weitere 3% gesiebte Masse gewonnen. Die totale Masseausbeute betrug somit 57,9 Gewichtsprozent auf das trockene technische geschnitzelte Birkenholz gerechnet. Die Ergebnisse aus den Bestimmungen der Viskosität der mit 5% NaOH extrahierten Masse zeigen, daß das Verfahren zu einem geringen Angriff der Zellulosemoleküle im Vergleich mit anderen Methoden für Sauerstoffaufschließung führt.

■5b,, **j3>.W ■

'5684

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Verfahren bei der Aufschließung von Hol/, vorzugsweise Holzhackschnitzel, mit einer Alkali enthaltenden Aufschließungsflüssigkcit wobei das Holzmaterial so behandelt wird, daß in der Aufschlieüungsfiussigkeit befindliche oder an der Oberfläche des Hoizmaterials vorhandene ganz oder teilweise freigelegte Fasern in Flüssigkeitssuspension zum Verlassen des Holzmarerials und der Aufschließungsapparatur gebracht werden und das von freigelegten Fasern befreite Holzmaterial einer fortgesetzten Aufschließung mit Alkali enthaltener Aufschließungsflüssigkeit unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschließung in an sich bekannter Weise in Gegenwart von einem Sauerstoff enthaltenden Gas ausgeführt wird und daß die bekannte Faserentfernung erst begonnen wird, nachdem die Aufschließung bereits eine Zeit gedauert hat. die mindestens 20⁰M der gesamten erforderlichen Aufschließungszeit entspricht.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Holzmaterial mit einer Flüssigkeit behandelt wird, die unter Überdruck gegen das Holzmatenal so gespritzt wird, daß dabei die genannten Fasern abgelöst werden, worauf die erhaltene Fasersuspension aus der Aufschließungsapparatur abgeführt wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß Flüssigkeit durch ein Bett aus Holzmaterial auf solche Weise hindurchgepreßt wird, daß die Fasern abgelöst werden, worauf die erhaltene Fasersuspension aus der -\ufschließungsi'.pparatur abgeführt w ird.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 2 und 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit \on einer Aufschließungsflüssigkeit gebildet wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Holzmaierial mit einem Gas behandelt wird, das unter Überdruck gegen das Holzmateri.il so geblasen wird, daß dabei die genannten Fasern abgelöst werden, worauf die erhaltene Fasersuspension aus der Aufschließungsapparatur abgeführt wird.

b. Verfahren nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas durch ein Bett aus Holzmaterial auf solche Weise hindurchgepreßt wird, daß die genannten Fasern abgelöst werden, worauf die erhaltene Fasersuspension aus der Aufschließungsapparatur abgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche :> und b. dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Holzmaterial sowohl mit Flüssigkeit als auch mit Gas behandelt wird.

9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß das Holzmaterial einer milden Behandlung mit mechanischen Vorrichtungen so ausgesetzt wird, daß die Fasern abgelöst werden, worauf die erhaltene Fasersuspension aus der Aufschließungsapparatur abgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 9. dadurch gckennze-chnet. daß das Holzmaterial in Form von Hackschnitzeln oder Spänen vorliegi und d;>ß dies - dazu gebracht werden aneinander so

zu schaben, daß die erhallen; Fasersuspension au der Aufschließungsapparatiir abgeführt wird.

11. Verfahren nach Patentanspruch 10. dadurc gekennzeichnet, daß das Schaben durch Ro!alioi der Aufschließungsapparaiur bewirkt wird.

12. Verfahren nach einem der Patentansprüche bis 11. dadurch gekennzeichnet, daß das Holzmale rial einer solchen vibrierenden Behandlung ausge setzt wird, daß die erhaltenen Fasern abgelös werden, worauf die erhaltene Fasersuspension au der Aufschließungsapparatur abgeführt w ird.

13. Verfahren nach einem der Patentansprüche ; bis 12. dadurch gekennzeichnet, daß die aus de: Aufschließungsapparatur abgeführte Fasersuspen sion in einer Trennvorrichtung in eine ganz, oder in wesentlichen faserfreie Flüssigkeitsfraktior und eint faserreiche Fraktion aufgeteilt wird.

14. Verfahren nach Patentanspruch 13. dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung durch Zenirifugalseparierung erfolgt.

(5. Verfahren nach Patentanspruch 13. dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung durch Siebung oder Filtrierung erfolgt.

16. Verfahren nach einem der Patentansprüche Ij bis 15. dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Fasersuspension bei der Aufteilung höchstens 10 C niedriger als die Temperatur der Fasersuspension bei der Entnahme aus der Aufschließungsapparatur gehalten wird.