DE253219C

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Publication number: DE253219C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

£253219-KLASSE 89 L GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. September 1910 ab.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von glukoseartigen Erzeugnissen aus Zellulose und Holzstoff, und zwar entweder aus Zellulose oder aus HoIzstoff oder aus beiden, und zwar insbesondere aus Sägespänen und anderen wertlosen Holzprodukten.

Die Umwandlung der nutzbaren Bestandteile der Sägespäne und ähnlicher Stoffe in

ίο glukoseartige Erzeugnisse erfordert die Verwendung eines geeigneten hydrolisierenden Mittels, wie Schwefelsäure, schweflige Säure, Salzsäure oder Mischungen dieser Säuren. Zweckmäßig werden schweflige Säure und Salzsäure, weil sie flüchtig sind und weil sie, wie weiter unten gezeigt wird, größere Vorteile für die Ausführung des Verfahrens bieten, verwendet. Indessen kann das Verfahren, wenn auch mit weniger günstigem Ergebnis, auch mit Schwefelsäure ausgeführt werden.

Nun haben die bisherigen Verfahren zur Herstellung eines glukoseartigen Produktes aus Sägespänen u. dgl., gleichgültig, welche hydrolisierende Säure verwendet wird, die Schwierigkeit ergeben, daß unter den in der Praxis üblichen Bedingungen die Ausbeute durch die Bildung von Rückwandlungsprodukten vermindert wird.

Die Erfindung bezieht sich also zunächst darauf, die Bildung dieser Rückwandlungsprodukte auf ein möglichst geringes Maß herabzusetzen und sie soweit als möglich überhaupt zu vermeiden. Die Erfindung bezieht sich weiterhin darauf, die für die Umwandlung einer gegebenen Menge Rohmaterial er45

forderliche Zeit herabzusetzen und vorher als Nebenprodukt den größeren Teil der aus den Sägespänen zu gewinnenden Essigsäure ohne Verunreinigung mit der hydrolisierenden Säure zu gewinnen.

Zur Ausführung der Erfindung werden die Sägespäne ο. dgl. mit ihrem gewöhnlichen Feuchtigkeitsgehalt, der im allgemeinen 30 bis 50 Prozent vom Gewicht des Trockenholzes beträgt, in einen geeigneten Kocher gebracht und darin unter Druck der Wirkung direkten Dampfes ausgesetzt. Die Dampfzufuhr wird bei einem Druck von etwa 7 Atm. (100 Pfd. englisch) so lange fortgesetzt, bis die flüchtigen organischen Verbindungen, welche sich durch die Einwirkung des Dampfes auf das Holz bilden, und welche hauptsächlich aus Essigsäure bestehen, zum größten Teil abgetrieben sind. Wenn der Dampf genügend lange Zeit eingewirkt hat, um den größten Teil der nutzbaren Essigsäure zu gewinnen, werden die Dämpfe, welche sich in dem Kocher über dem Inhalt gesammelt haben, in ein geeignetes Kon densationsgefäß zur Gewinnung der Essigsäure als Nebenprodukt abgeblasen.

Es hat sich gezeigt, daß nach dem Abblasen der Essigsäuredämpfe infolge der plötzlichen Druckbefreiung die Poren der Holzteilchen vollständig" geöffnet werden, so daß der Dampf und die hiernach eingeführte Säure leichter eindringen können. Es hat sich weiter gezeigt, daß die Sägespäne nach der ersten Einwirkung des Dampfes und dem Abblasen der Dämpfe stets einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 50 Prozent vom Gewicht des

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trockenen Holzes aufweisen, einerlei, wie derselbe vorher gewesen ist, d. h. also, der Feuchtigkeitsgehalt der Masse wird erhöht, wenn er vorher weniger betrug, und vermindert, wenn er größer war. Es ist dies für ein wirtschaftliches Arbeiten wichtig, weil es gleichmäßige Bedingungen gewährleistet, insofern der Feuchtigkeitsgehalt. bei Beginn der nächsten Stufe des Verfahrens bestimmt ist. Bei dieser Stufe haben die Sägespäne zunächst etwa die Temperatur kochenden Wassers, d. h. 90 bis ioo° C. Der Kocher wird nun von neuem geschlossen und wieder Dampf eingelassen bei einem Druck von etwa 7 Atm., bis der Druck im Kocher auf 4,2 bis 6,3 Atm. (60 bis 90 Pfd.) gestiegen ist. Hierdurch wird der Inhalt des Kochers auf eine Temperatur gebracht, welche ihn für die Einwirkung der* eingeführten Säure am besten geeignet macht, so daß sofort die Bedingungen für eine unmittelbar wirksame Einwirkung der Säure geschaffen sind.

Es wird also, wenn der Dampf so lange eingewirkt hat, daß der nötige Druck hervorgebracht ist und folglich die Temperatur im Kocher den angegebenen Grad erreicht hat, die hydrolisierende Säure zugegeben. Am zweckmäßigsten wird Salzsäure verwendet, und zwar eine solche von so hoher Konzentration, wie sie die Säure des Handels gewöhnlich zeigt, d. h. also Handelssalzsäure mit einem Gehalt von 28 bis 35 Prozent an

V reinem Chlorwasserstoff. Da die Salzsäure flüchtig ist, so wird sie durch den Wasserdampf dampfförmig eingeführt und sogleich durch die ganze Masse der Füllung des Kochers versprüht. Wenn eine genügende Menge Salzsäure in Dampfform eingeführt ist (also Y₂ bis 2 Prozent vom Gewicht des trockenen Holzes), wird die Zufuhr von Dampf und Säure unterbrochen und die weitere Umwandlung des Holzes dadurch 'herbeigeführt, daß man das Gut in der Atmosphäre von Wasser- und Säuredampf läßt, bis das gewünschte Resultat erreicht wird. In dieser letzten Stufe des Verfahrens wird der Prozeß bedeutend beschleunigt und die Ausbeute erhöht, wenn man den Druck im Kocher auf etwa 8,8 Atm. (125 Pfd.) erhöht, und zwar zweckmäßig durch Einführung einer entsprechenden Menge komprimierter Luft aus einem geeigneten Apparat, ohne dabei die Temperatur zu erhöhen.

Sobald die Umwandlungszeit vorüber ist, werden die im Kocher enthaltenen Dämpfe abgeblasen. Diese Dämpfe enthalten praktisch die ganze flüchtige Salzsäure, welche daher in einem geeigneten Kondensations- oder Absorptionsapparat wiedergewonnen werden kann.

Es ist charakteristisch für das vorliegende Verfahren, daß bei Verwendung der flüchtigen Salzsäure der Kocherinhalt nach dem Abblasen nahezu vollständig frei von freier Säure ist. Tatsächlich sind auch nur kleinste Spuren freier Säure zu entdecken. Weiterhin werden durch das Verfahren die Sägespäne nur sehr wenig gefärbt, und auch der durch Extraktion des fertigen Gutes gewonnene Sirup ist nur leicht gefärbt und nicht dunkel (fast schwarz), wie es der Fall ist, wenn Schwefelsäure und schweflige Säure verwendet werden.

In der Zeichnung ist ein zur Ausführung des Verfahrens besonders geeigneter Apparat im vertikalen Schnitt dargestellt.

A bezeichnet einen rotierenden Zylinder oder Kocher, welcher mit einer Ladetür B und einem mit einem Kontrollventil α versehenen Abblaserohr c ausgestattet ist. Der Zylinder ist innen mit einer Ausfütterung b aus einem Material, welches der Einwirkung von Salzsäure wiedersteht, versehen; verwendbar ist beispielsweise mit Bakelit getränkter Asbest. Der Zylinder ist weiter mit Bändern oder Reifen d versehen und in geeigneter Weise auf unterstützenden Rollen /' drehbar. Die Drehung kann durch einen beliebigen Drehmechänismus geschehen.. Der Zylinder ist außerdem mit einem achsialen Rohr D ver- go sehen, welches aus Bakelit bestehen kann, oder aus einem mit Bakelit oder einem anderen geeigneten, der Einwirkung von Salzsäure widerstehendem Material bekleideten Metall. In diesem Rohr ist der Länge nach eine geeignete Zahl von Durchbohrungen vorhanden. Der Zylinder kann außerdem noch auf der Innenseite mit längs angeordneten Flügeln versehen sein, um das Material während . der Drehung des Apparates wiederholt zu heben.

Der Apparat ist also ein Trommelkocher. ■ Sein achsiales Rohr D bleibt während der Drehung der Trommel in Ruhe; es ' ist mit einer Stopfbüchse E versehen, deren Hauptteile zweckmäßig aus mit Graphit gemischtem Bakelit oder aus mit Bakelit, und einem ähnlichen säurefesten Stoff bekleidetem Metall bestehen. Das Rohr D hat drei Abzweigungen F, G, H, von denen j ede mit einem entsprechenden Abschlußventil /, g, h versehen ist.

Zur Ausführung des Verfahrens wird der Trommelkocher dreiviertel voll mit Sägespänen gefüllt. Bei der ersten Stufe des Verfahrens werden alle Ventile geschlossen, mit Ausnähme des Ventils g, durch welches hochgespannter und sehr trockener Dampf von etwa 7 Atm. Druck eingeführt wird. Der Kocher wird dabei in langsam rotierende Bewegung versetzt und so lange Dampf zugeführt, bis die gewünschte Menge Essigsäure u. dgl. aus den Sägespänen erzeugt ist. Die hierfür er-

Claims

forderliche Zeit wechselt je nach der Menge des zu behandelnden Materials, seiner Anfangstemperatur und seinem Feuchtigkeitsgehalt; sie beträgt für gewöhnlich etwa io Minuten. Die Drehung des Kochers wird dann unterbrochen, und die Essigsäuredämpfe werden in einen passenden Kondensations- oder Absorptionsapparat abgeblasen. Gegen Ende dieser Operation wird zweckmäßig noch einmal ein wenig Dampf eingeblasen, um die Säuredämpfe vollständiger zu vertreiben. Durch diese Anfangsoperation erhält man eine Ausbeute an Essigsäure von etwa ι bis 2 Prozent vom Trockengewicht der verwendeten Holzmenge. Die Sägespäne werden hierbei unbedeutend gebräunt.

Nachdem die essigsauren Dämpfe abgeblasen sind, sind die Sägespäne in einem Zustand, der sie besonders geeignet für die Einwirkung des nachher verwendeten Dampfes macht. Der Feuchtigkeitsgehalt der ganzen Masse ist stets ziemlich gleich groß, er wechselt etwas je nach den Bedingungen des Abblasens, beträgt aber immer etwa 50 Prozent vom Gewicht des trockenen Holzes.

Der Kocher wird dann wieder in Drehung versetzt. Der zuzuführende Dampf wird wie vorher auf etwa 7 Atm. Druck gebracht und damit der Druck im Kocher auf 4,2 bis 6,3 Atm. erhöht, und zwar zweckmäßig so nahe an 6,3 Atm., als es leicht zu erreichen ist. Sodann wird das Ventil f in dem Rohr F, welches zur Einführung der Salzsäure dient, geöffnet. Durch die Wirkung des Dampfes wird die Säure in das Rohr D gebracht und durch die Öffnungen dieses Rohres in Dampfform versprüht, so daß sogleich die ganze Masse durchdrungen wird. Die Salzssäure wird so lange zugegeben, bis etwa Y₂ bis 2 Prozent vom Trockengewicht des Holzes zugeführt sind. Die Ventile / und g werden darm geschlossen und der Kocher etwa 10 bis 15 Minuten lang gedreht. Die erforderliche Zeit vom zweiten Einblasen des Dampfes an beträgt etwa 30 Minuten.

Die Drehung des Kochers wird sodann unterbrochen. Der dampfförmige Inhalt wird in einen passenden Kondensations- oder Absorptionsapparat für die Salzsäure abgeblasen, und es wird dann noch eine kleine Dampfmenge eingeführt, um die letzten Reste der Säuredämpfe zu entfernen. Wenn der Druck vollständig aufgehört hat, ist die Füllung praktisch frei von Salzsäure, so daß sie kaum noch eine Reaktion mit Lackmuspapier gibt. Nachdem die Dampfzufuhr unterbrochen ist, kann in der letzten Arbeitsstufe der Druck im Kocher so weit erhöht werden, wie oben angegeben ist. Dies kann geschehen, indem man den Hahn h in dem Rohr H öffnet, welches komprimierte Luft zuführt, so daß hierdurch der Druck im Kocher auf etwa 8,8 Atm. erhöht wird.

Schließlich wird der Inhalt des Kochers durch die Kipptür B entleert. Das glukoseartige Produkt kann dann durch heißes \¥asser o. dgl. extrahiert werden. Der Extrakt kann vergoren werden; es kann aber auch aus der ganzen Masse ohne Extraktion eine Maische hergestellt werden, welche vergoren wird.

Der nach dem Extrahieren des glukoseartigen Produktes verbleibende Rückstand kann vorteilhaft nochmals der gleichen Behandlung unterworfen werden. Es kann daraus eine weitere Menge eines glukoseartigen Produktes erhalten werden, welche ebenfalls durch heißes Wasser extrahiert werden kann. Diese wiederholte Behandlung der gleichen Masse gestattet, die Ausbeute an glukoseartigen Produkten bedeutend zu erhöhen.

Paten τ-Anspruch :

Verfahren zur Herstellung von glukoseartigen Erzeugnissen aus Zellulose und Holzstoff, z. B. aus Sägespänen u. dgl. durch Erhitzen des Materials zunächst für sich allein und dann mit Mineralsäure unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmaterial auf der ersten Stufe zunächst unter Druck und bei höherer Temperatur so lange mit Dampf behandelt wird, bis der größte Teil der hierbei entstehenden Essigsäure ausgetrieben ist, daß dann die essigsauren Dämpfe abgeblasen und darauf die Hydrolyse durch Behandeln mit einer flüchtigen Mineralsäure (z.B. Salzsäure) unter Druck vorgenommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.