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Verfahren zur Herstellung von Zellstoff in Verbindun?
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mit der Gewinnung von Holzzuckern 5 ist bekannt, durch Vorschalten
einer Vorhydrolyse vor den ITolzauSschluß spezielle, pentosanarme Zellstoffqualitäten
herzustellen. Es ist auch bekannt, durch Vorhydrolyse von Laubhölzern oder Einjahrespflanzen
Holzzucker zu gewinnen.
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Technisch können solche Verfahren in Kraftzellstoffanlagen, die nach
dem sog. Sulfatprozeß arbeiten, durchgeführt werden oder in Werken, in denen das
Holz nach einem anderen alkalischen Verfahren aufgeschlossen wird. Derartige Vorhydrolyse-Alkaliaufschlußverfahren
zur Gewinnung spezieller Zellstoffqualitäten beruhen auf der Tatsache, daß die als
Vorhydrolyse bezeichnete, schwachsaure Hydrolyse des Holzes primär die die Zellulose
begleitenden, weniger hochmolekularen Holzpolyosen angreift und sie in monomere
Zucker zerlegt. Die Holzpolyosen werden vielfach auch als Hemizellulosen bezeichnet.
Im Falle der Laubhölzer z.B. wird vor allem das darin in Mengen bis zu 24 Prozent
der Nolzsubstanz vorkommende Xylit zu Xylose hydrolysiert. Das durch Vorhydrolyse
von der Xylose befreite Laubholz, das nach einem alkalischen Verfahren aufgeschlossen
wird, ergibt eine
Zellstoffqualität, die einerseits für bestimmte
Papiere, besonders Tissuequalitäten, andererseits aber auch zur iJrzeugung von Viskoseseide,
Viskosefolien, Nitro- und Acetylcellulose besonders geeignet ist.
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Ebenso alt wie die Vorhydrolyse des Holzes ist die Lrkenntnis, daß
sich das derart vorhydrolysierte Holz dem üblichen Sulfitaufschlußverfahren widersetzt.
Die Gründe für den Widerstand des vorhydrolysierten Holzes gegen den normalen Sulfitaufsehluß
wurden vielfach untersucht. Man variierte die Art der Vorilydrolyse, in der IIoffnung,
zu einem technisch positiven Ergebnis zu gelangen. Die Versuche verliefen erfolglos.
So werden in dem Buch "Chemie und Technologie der Zellstoffherstellung'1, Band 1
(19u0) von N. N. Nepenin auf Seite 257 verdünnte Schwefelsäure und gepufferte Lösungen
von Phosphorsäure als den Sulfitaufschluß erschwerende Behandlungslösungen genannt.
Dann heißt es bei Nepenin im nächsten Absatz: '1Eine stark hemmende Wirkung übt
fie 7orbehandlung: des Holzes mit Wasser bei Temperaturcn über 14t) O(i' nus Auch
zahlreiche andere hemmende Agenzien wurden erprobt, beispielsweise 1 prozentige
Lösungen von Ameisensäure bzw. !ssigsäure", usw. "Sie alle üben eine mehr oder weniger
stark inhibierende Wirkung aus, und zwar um so mehr, je höher die Temperatur und
je länger die Behandlungsdauer ist." Weiter heißt es:"Die Ursachen der Hemmung des
Sulfitaufschlusses infolge versciiedener Vorbehandlungen des Holzes sind noch nicht
genügend aufgeklärt.
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Die meisten Forscher bringen diese Erscheinungen mit gewissen chemischen
Veränderungen des Lignin in Verbindung, das sehr leicht kondensiert und polymerisiert,
wodurch seine Moleküle größer werden und die reaktionsfähigen Gruppen des Lignins
ihre Fähigkeit einbüßen, Sulfit anzulagern, was das lignin unlöslich werden läßt.
Andererseits stellten Maass und Mitarbeiter eine "Kolloidal"-Hypothese auf .....".
Soweit das Zitat aus Nepenin.
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Weitere theoretische Erläuterungen erübrigen sich.
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In dem Bestreben, nach der Vorhydrolyse den Sulfitzellstoffaufschlußprozeß
trotzdem zu erzwingen, versuchte W. Bautsch,die Durchführung des Sulfitaufschlusses
dem durch Vorhydrolyse veränderten Holz anzupassen (E. Hägglund "Chemistry of Wood",
1951, S. 448). Er behandelte zunächst Buchenholz u.a. mit 0,5 bis
1,5
prozentiger Schwefelsäure; mit ligninsulfosäuxelösung von pif 1,2 bei 105 OC; mit
2 prozentiger Lösung von Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure bei 135 OG; mit
1,5 prozentiger S02-Lösung 3 Stunden bei 105 OC, sowie mit reinem Wasser bei 150
°C, wobei sich aus dem Holz Essigsäure abspaltet. Das so vorbehandelte Holz wurde
dann in erster Stufe bei 135 00 mit Natriumsulfitlösung von pH 6 8 Stunden mit einer
5 Prozent S02 und 0,9 Prozent NaOII enthaltenden Lösung aufgeschlossen. Für Magnesium
als Base gelten nach den Versuchsbedingungen von W. Lautsch die gleichen Aufschlußzeiten
von 8 + 6 = 14 Stunden, gerechnet nach beendeter Vorhydrolyse.
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Die Vorschläge von W. Lautsch ließen sich nicht in die Praxis einführen.
Wenn man von der Zeit der Vorhydrolyse absieht, so war die Dauer des Aufschlusses,
also der Ligninauslösung und der Freilegung der Faser, technisch nicht akzeptabel.
Der Sulfitaufschluß wird heute diskontinuierlich in etwa 10 Stunden, bei dem kontinuierlichen
Verfahren sogar in nur 8 Stunden ausgeführt. Es handelt sich um einen Vollzellstoff.
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In den letzten Jahren trat das Thema "Vorhydrolyse" wieder in den
Vordergrund des Interesses. Die Xylose des Buchenholzes wäre, wenn sie in reiner
Form und mit niedrigem Kostenaufwand gewonnen werden könnte, der ideale Grundstoff
für den Diabet iker-"Zucker" Xylit. Wenn sich der Xylit in der Preisstufe dem derzeit
in großen Mengen verwendeten Sorbit nähern würde, wäre für diesen fünfwertigen Alkohol
ein großer Markt offen. Denn der Xylit wird aus medizinischen Gründen dem Sorbit
vorgezogen. Davon abgesehen hat der Xylit die dreifache Süßkraft. - Die Herstellung
des Xylits in größerem Umfange scheiterte bisher daran, daß seine Grundlage, die
Xylose, nicht preisgünstiger erzeugt werden konnte. Es wurden wohl Isolierungsmethoden
aus Buchensulfitablauge bekannt. Die Lösung mittelverluste jedoch und die Isolierungskosten
waren zu hoch.
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Auch die direkte Gewinnung aus dem Holz durch schwach saure Hydrolyse
ist zu aufwendig, wenn es nicht gelingt, das Restholz ebenfalls noch technisch hochwertig,
z.B. zu Zellstoff, aufzuarbeiten. Das vorgenannte Verfahren nach W. Lautsch ist
hierzu nicht geeignet. Die Verbrennung des Restholzes wSre keine wirtschaftliche
Lösung. Die Aufgabe bestand also darin, die früher nicht zu
technischem
Erfolg gebrachten Arbeiten über eine Kombination von saurer Vorhydrolyse und Sulfitaufschluß
neu aufzugreifen und weiterzuführen, vor allem auch im Zusammenhang mit dem modernen,
kontinuierlichen Aufschlußverfahren.
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Von der Xylose und ihrem besonderen ert aber abgesehen, ist es natürlich
volkswirtschaftlich interessant, die leicht hydrolysierbaren Zucker oder Teile davon
vor der Kochung dem Holz zu entziehen und sie einem besonderen Zweck zuzuführen.
Is ist viel problematischer, nach dem Aufschlußprozeß und der Absonderung der Faser
die Zucker zu gewinnen. Die Trennung der Inhaltsstoffe der Sulfitablauge in Ligninsulfonat
und reine Zucker durch Austauschetsysteme oder durch Extraktion mit selektiven Lösungsmitteln
ist sehr aufwendig.
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Zuckerlösungen, die durch Vorhydrolyse, insbesondere durch eine milde
Vorhydrolyse mit Wasser oder nur schwach angesäuertem Wasser gewonnen werden, können
für die verschiedenen technischen Prozesse verwendet werden. Genannt sei der direkte
Einsatz der biologischen Umsetzung zu Alkohol (bei den Hexosen), zu niederen Fettsäuren,
Oxysäuren oder zu Hefe für Nähr- und Futterzwecke; und die Anwendung als Rohstoff
für chemische Umsetzungen.
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Die Zuckerlösungen aus Laubhölzern können aufgrund ihres Pentosengehaltes
auch zur Herstellung von Furfurol dienen.
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Es wurde nun gefunden, daß man Zellstoff durch Sulfitaufschluß in
Verbindung mit der Gewinnung von Holzzuckern durch Vorhydrolyse herstellen kann,
wenn man das nach der Abtrennung der zuckerhaltigen Reaktionslösung zurückbleibende
Holz vor den Zell'tofiaufschluß durch Waschen von anhaftenden Hydrolyseprodukten
befreit.
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Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von
Zellstoff und Holzzucker aus Holz, wobei das Holz zunächst einer Vorhydrolyse unterworfen
und nach Abtrennung der zuckerhaltigen
Reaktionslösung einem Sulfitaufschluß
unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das nach der Abtrennung der zukkerhaltigen
Reaktionslösung zurückbleibende Holz durch Waschen von anhaftenden Hydrolyseprodukten
befreit und entweder zur Erlangung eines Halbzellstoffs einstufig-neutral, oder
zur Erlangung eines Voll:ellstoffs zweistufig, und zwar in der ersten Stufe bei
pH 4 bis 5 und in der zweiten Stufe bei einem pH unterhalb von 2, aufschließt.
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Prinzipiell sind alle bekannten Techniken der Vorhydrolyse (Prehydrolysis)
zur Zuckerauslösung anwendbar. Immer werden Säurelösungen eingesetzt, wobei es sich
um Mineralsäuren, niedere Fettsäuren oder z.B. auch S02 handeln kann. Auch saure
Salze, wie N;trium- oder Magneslumbisulfit, vorzugsweise mit einem geringen SG9-Gehalt
bei pH'ersten von 7,5 bis 4,0, sind für die Zuckerauslösung geeignet. Die Abgrenzung
in der Wirkung wird einerseits dadurch gezogen, daß nicht mehr als 30 ß der als
Hemizellulose nachweisbaren Kohlenhydrate des Holzes (Holzpolyosen im Sinne Staudingers)
zu monomeren Zuckern abgebaut werden; andererseits dadurch, daß eine Ligninauslösung
unterbleibt, wenn man zur Vorhydrolyse eine S02- oder Bisulfitlösung verwendet.
Die Vorhydrolyse soll also, was durchaus bekannt ist, unterhalb einer beginneden
Totalhydrolyse des Holzes und oberhalb der einfachen Impragnierung des Holzes liegen.
Die an sich bekannte Vorhydrolyse stellt somit im Rahmen des Verfahrens eine vorwiegend
hydrolytisch wirksame Imprägnierung des Holzes dar. - Die vorhydrolytisch wirksame
Imprägnierung mit reinem Wasser eignet sich vorwiegen bei Laubhölzern, insbesondere
bei Buchenholz. Hier wird mit steigender Temperatur in besonders starkem Maße Essigsäure
freigesetzt, die die Hydrolyse und Zuckerbildung katalysiert.
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Die Stärke der Hydrolyse wird im übrigen davon abhängen, welches Holz
vorliegt und welche Zellstoffqualftät man erhalten will. Soll ein Halbzellstoff
hergestellt werden, der für Verpackungsmaterial verwendet wird, dann können Anteile
nicht hydrolysierter oder nur anhydrolysierter Holzpolyosen neben der Zellulosefaser
im Zellstoff unter Umständen erwünscht sein. Man wird also die Imprägnierung nur
schwach gestalten. Will man dagegen einen Vollzellstoff erhalten, dann wird man
die Imprägnierflüssigkeit nach Wahl der Säure hinsichtlich pH, Temperatur und Zeit
intensivieren.
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Der Auswaschprozeß im Anschluß an die vorwiegend hydrolytisch wirksame
Imprägnierung ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung.
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Die entstehenden Zuckermonomeren sind in jedem po bereich empfindliche,
d.h. reaktionsfähige, vor allem leicht oxydierbare Substanzen. Sie sind geeignet,
den anschließenden Aufschluß zum Zellstoff zu stören. Die Technik der Zuckerentfernung
durch Waschung des Holzes kann verschieden sein. Erfclgt die Vorhydrolyse und der
Aufschluß im gleichen Druckgefäß (Kocher), wird das Vorhydrolysat zunächst durch
enthärtetes Wasser (Kondensat) verdrängt. Nach erfolgter Verdrängung, die durch
die Fehlingreaktion nachweisbar ist, wird nochmals mit frischem Kondensat aufgefüllt
und auf 100 bis 110 oC erhitzt, um auch die Zucker- und Säurereste im Innern der
Schnitzel zu erfassen. Bei einer apparativ getrennten, kontinuierlich arbeitenden
Vorhydrolyse wird die IIolzmasse durch ein Waschsystem geführt, das zwischen der
Vorhydrolyse und dem Aufschluß liegt. Auchhier wird zur Verdrängung Kondensat unter
Erhitzung zugeführt, welches vor Zuleitung der Sulfit-Kochlösung abgezogen und zur
Herstellung neuer Vorhydrolyselösung (Imprägnierlösung) verwendet wird. Das Maß
für die Wirksamkeit der Wäsche ist auch hier die Freiheit von Zucker.
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Die durch die Vorhydrolyse erhaltenen, rohen Zuckerlösungen werden
entweder direkt einer biologischen Verwertung zugeführt oder zu einem Sirup eingedampft.
Bei der direkten, biologischen Verwertung ist zu unterscheiden: Im Falle von Nadelholz,
z.B.
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Fichte, kann die Lösung vergoren werden; im Falle von Laubholz, z.B.
Buche, kann die Lösung als Substrat bei der Hefeherstellung (Torula utilis) eingesetzt
werden. Bei Laubholz allerdings ist es zweckmäßiger und wirtschaftlich interessanter,
das Vorhydrolysat gemeinsam mit dem ersten Verdrängungswasser bis zu einer Konzentration
von 50 Prozent einzudampfen, wobei die Essigsäure flüchtig geht. Sie kann aus den
Brüden gewonnen und verwertet werden. Der die Xylose enthaltene Rohsirup kann, nach
nochmaliger Verdünnung, über Kohle und/oder Austauschersysteme gereinigt und zu
Xylit hydriert werden. Aber auch ohne diese Reinigung kann die Hydrierung vorgenommen
werden, wenn die Xylitqualität den gestellten Anforderungen entspricht.
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Ilach Beendigung der erfindungsgemäßen Imprägnierung und .iaschung
läßt sich die Herstellung des Halbzellstoffs einstufig-neutral nach bekanntem Verfahren,z.B.
dem NSSC-Verfahren, in einfacher Weite durchführen. Das "Neutral-Sulfite-Semi-Chemical-Verfahren"
( ) ist ein bekanntes technisches Aufschlußverfahren zur Iferstellung von Ilalbzellstoff
bei pH 7 bis 9 (kalt gemessen) und Kochdrücken von 5 bis 8 atü, bei Laubholz bis
10 atü. Die Aufschlußlösung wird meistens durch Einleiten von S02 in Sodalösung
hergestellt. Die Lösung enthält dann neben Na2S03 NaHG03. Man kann das Verfahren
auch mit Ammoniak als Base durchführen. Die Lösung enthält dann neben (NH4)2S03
auch freies Kg. Das Mischungsverhaltnis von Lauge zu Holz wird niedrig gehalten.
- Das NSSC-Verfahren wird in der Hauptsache für Laubhölzer angewendet und brinrt
eine Ausbeute von 75 bis 80 Prozent. Das Verfahren wird mcisteus kontinuierlich
durchgeführt. Das Kochgut wird nach dem Aufschluß in Scheibenmühlen oder Defibratoren
unter Druck zerfasert. Der Stoff eignet sich vorwiegend zur Herstellung von "Mittelwelle"
(Wellpappenzwischenlage).
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Die Erzeugung des Vollzellstoffs nach der erfindungsgemäßen Imprägnierung
und Waschung des Holzes erfolgt zweistufig. Da in diesen Falle eine annähernd 100
prozentige Auslösung des Lignins erforderlich ist, sind die in der Praxis üblichen,
bekannten Vorsichtsmaßregeln zu beachten. Bei Beginn der Kochung muß der Temperaturanstieg
soweit verzögert werden, daß eine vollkommene Durchdringung der Hackschnitzel mit
Kochsäure erfolgt und somit ein ausreichendes Chemikalienangebot für eine Sulfonierung
des Lignings gegeben ist. Um eine Lignin-Kondensation zu vermeiden, die durch Einwirkung
einer Kochflüssigkeit mit freiem S02, also einem plI-Wert zwischen 1 und 3, eintreten
würde, wird der Kochprozeß sowohl beim diskontinuierlichen als auch beim kontinuierlichen
Verfahren in zwei Stufen unterteilt, wobei in der ersten Stufe eine Kochsäure mit
einem pH-Wert, der einer Bisulfit-lösung entspricht (pH ca. 4,2 bis 4,5) verwendet
wird. Für eine möglichst vollkommene Durchdringung der Hackschnitzel und somit für
ein entsprechendes Chemikalienangebot für den Holzaufschluß muß die Konzentration
der Bisulfitlösung so hoch angesetzt werden, daß auch mit der Wassermenge, die sich
nach dem
Waschvorgang in den lIackschnitzeln befindet, die übliche
Kochsäurekonzentration erhalten bleibt. Die zusätzliche Wassermenge beträgt ca.
das 1- bis 1 1/2-fache des absolut trockenen Holzgewichtes.
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Beim diskontinuierlichen Verfahren erfolgt zunächst eine alla;-hliche
Erwärmung durch direkte und/oder indirekte Beheizung des Kochers auf 110 bis 125
oC, hierauf wird das Kochgut unter st%ndiger Zirkulation der Kochsäure bei dieser
Temperatur ca. 2 Stunden belassen. Nach dieser Zeit ist ca. ein Drittel der Kochchemikalien
von der Holzsubstanz aufgenommen und somit die Sulfonierung des Lignins eingeleitet.
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Zur Weiterführung des Aufschlußprozesses wird flüssiges SO2 in den
Kocher eingebracht, wodurch der pH-Wert der Kochfltissigkeit auf einen Wert unter
pH = 2 abgesenkt wird. Es erfolgt nun ein Aufheizen des Kocherinhalts auf ca. 130
bis 135 °C. Bei übermäßigem Druckanstieg infolge eines zu hohen S02-Partialdruckes
im Kocher muß, w;e beim sauren Aufschluß üblich, abgegast werden.
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Der weitere Verlauf des Aufschlußprozesses läßt sich über die Ermittlung
der Konzentrationsabnahme der Reaktionschemikalien verfolgen. Er ist in höchstens
2 Stunden abgeschlossen.
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In kontinuierlichen Kochern wird die Durchsatzgeschwindigkeit und
somit die Verweilzeit in der ersten Stufe in Abhängigkeit von der Chemikalienabnahme
in der Kochflüssigkeit eingestellt, um den gleichen Effekt wie in diskontinuierlichen
Kochern zu erreichen.
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Eine Verlängerung der Gesamtkochzeit, d.h. der Summe der Kochzeiten
der ersten und zweiten Stufe, wurde gegenüber der diskontinuierlichen Kochung nicht
festgestellt. Sie beträgt nicht über 6 Stunden.
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Beim kontinuierlichen Kochprozeß durchwandert das Kocigut Zonen des
kontinuierlichen Kochers, in welchem, analog dem diskontinuierlichen Verfahren,
die einzelnen Phasen des Aufschlusses ablaufen. Nach einer in Bezug auf Menge und
Konzentration ausreichenden Chemikalienzugabe als Bisulfitlösung und allmählicher
Erwärmung, wird eine Temperatur von 110 bis 125 oO zunächst über
eine
entsprechende Verweilzeit konstant gehalten, hierauf an der geeigneten Stelle des
kontinuierlichen Kochers S02 zugesetzt zur Absenkung des pH-Wertes unter 2. Anschließend
wird durch direkte oder indirekte Beheizung der nachfolgenden Zonen des kontinuierlichen
Kochers der Kocherinhalt auf eine Temperatur von ca. 123 bis 134 OC gebracht und
die Kochung in üblicher Weise zu Ende geführt.
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Die Aufschlußdauer des Vollzellstoffs beträgt also nicht über 8 bis
10 Stunden, und zwar einschließlich der Einfüll- und Ausfüllzeiten. Sie hält sich
damit im Rahmen der bei Sulfitaufschlußprozessen üblichen Verfahrensweise.
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er so hergestellte Zellstoff hat normale Eigenschaften, z.B. für die
ilerstellung grafischer Papiere bzw. für die Weiterverarbeitung zu Viskose. Die
Ausbeute, bezogen auf das vorbehandelte Holz, beträgt 43 bis 54 Prozent. Nach einer
vierstufigen Bleiche (C-E-H-H) wird ein Weißgrad von ca. 91 Prozent erreicht. Die
Festigkeit eines, wie beschrieben, gekochten und vierstufig gebleichten Buchenzellstoffs
beträgt bei einem Mahlgrad von 34 °O SR: Reißlänge (km) : 3,7 Dehnung (Prozent)
: 4,4 Weiterreißarbeit (cmp/cm) : 78 Der ,5 hacellulosegehalt beträgt über 93 Prozent,
der Pentosegehalt liegt unter 6 Prozent.
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Bei der herstellung von Vollzellstoff ist somit auch die genügend
hohe Dosierung der Aufschlußchemikalien, unter Berücksichtigung der vom Waschprozeß
im Holze verbliebenen Wassermenge, zu beachten. Die Bisulfitaufschlußlösung ist
unmittelbar in hoher Konzentration anzubieten. Dies gilt auch, wenn die Vorhydrolyse
mit einer Bisulfitlösung durchgeführt wurde.
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Beispiel 1 Vollzellstoff mit Vorhydrolyse, diskontinuierlich.
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Lufttrockene Buchenholzschnitzel in einer Menge von 10 kg, trocken
gerechnet, werden in einem Autoklaven mit 14 Liter einer wässerigen Lösung, welche
2,5 Prozent Essigsäure, 1,3 Prozent Ameisensäure und 1,0 Prozent S02 enthalt, bei
110 0C 3 Stunden behandelt. Nach Beendigung der Vorhydrolyse wird der Autoklav entspannt
und das Hydrolysat wird durch 5 Liter heißes Kondensat verdrängt. Die Menge des
auf diese Weise verdünnten Hydrolysates beträgt 14,5 Liter. Sein Gehalt an Xylose
liegt bei 10,8 Prozent, das sind 1,57 kg Xylose. Nach dem Aufarbeiten des im Vakuum
eingedampften Hydrolysates verbleiben 1,15 kg einer rohen Xylose, die unmittelbar
der Xylitherstellung durch katalytische Hydrierung zugeführt wird.
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Das im Autoklaven verbleibende kestholz mit einem Troclcely:cwicht
von 7,8 kg wird unmittelbar nach dem Ablassen des Verdünnungskondensates erneut
mit 10 Liter Kondensat versetzt und 1 Stunde bei 100 OC gehalten. Dann wird das
Waschwasser abgelassen. Die Fehlingsche Reaktion auf Zucker ist nur noch schwach.
Hach nochmaligem Durchspülen mit 10 Liter Kondensat wird das Holz ohne Unterbrechung
im gleichen Autoklaven aufgeschlossen.
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Die einzubringende Aufschlußlösung hat, unter Berücksichtigung der
im vorhydrolysierten Holz vorhandenen Wassermenge, eine Konzentration von ca. 8
Prozent S02 und ca. 2,5 bis 2,9 Prozent MgO. Die Menge dieser Aufschlußlösung beträgt
etwa das 2,5-fache des absolut trockenen Holzgewichtes, so daß das im Holz vorhandene
Wasser plus Aufschlußlösung eine Kochflüssigkeit mit 5 Prozent S02 und 1,5 bis 1,8
Prozent MgO und ein auf atro Holz bezogenes Flottenverhältnis von 1 : 4 ergeben.
Der pH liegt bei 4,3.
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Nach allmählicher Erwärmung auf 110 bis 125 0C wird der Autoklav unter
ständiger Drehbewegung bei dieser Temperatur ca. 2 Stunden gehalten. Aus einer Stahlflasche
wird eine gewogene Menge S02
in den Autoklaven eingedrückt und
hierdurch der pH-Vert der Kochflüssigkeit unter pH = 2 abgesenkt. Nach diesem Vorgang
wird die Heizung des Autoklaven verstärkt, um eine Kochhöchsttemperatur von 130
bis 135 0G zu erreichen. Der Holzaufschluß wird bei dieser Temperatur innerhalb
2 bis 2 1/2 Stunden zu Ende gerührt. Danach wird die Sulfitablauge abgedrückt und
der Zellstoff wie üblich gewaschen und aufbereitet. Die Aufschlußzeit, einschließlich
des Waschprozesses, betrug bei diesem Versuch ca. 6 Stunden. Großtechnisch entspricht
dies, hinsichtlich der Dauer, einem normalen Sulfitprozeß.
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Beispiel 2 Halbzellstoff mit Vorhydrolyse, kontinuierlich Holzhackschnitzel
werden in einer Menge, die der beabsichtigten Voll- oder Halbzellstoffproduktion
pro Zeiteinheit entspricht, über ein Dosiergerät einer geschlossenen Transportschnecke
und über ein nachfolgendes Drehventil einem vertikalen oder schrägstehenden, zylindrischen
Druckgefäß zugeführt. Etwa ein Drittel der gesamten Hydrolysierflüssigkeit (Wasser
oder eine S02-L ösung oder die Lösung einer Säure) und Sattdampf wird zu den Hackschnitzeln
in die geschlossene Transportschnecke eingebracht, wodurch eine Imprägnation des
Holzes mit Hydrolysierflüssigkeit erreicht wird. Nach Eintritt der Hackschnitzel
in das Hydrolysier-Druckgefäß wird der für ein Flottenverhältnis von ca. 1 zu 2,5
bis 1 zu 4 erforderliche Hydrolysierflüssigkeitsrest den Hackschnitzeln zugeführt.
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Zur Intensivierung des Hydrolyseprozesses wird in der halben Höhe
des Druckgefäßes Hydrolysierflüssigkeit abgezogen, diese wird außerhalb des Druckgefäßes
mit Dampf direkt oder indirekt erhitzt und die heiße Flüssigkeit wird in den Oberteil
des Druckgefäßes zurückgefuhrt. -Verweilzei-t- (und hieraus resultierend die Größe
des Hydrolysier-Druckgefäßes), Temperatur und Hydrolysierflllssigkeitskonzentration
werden je nach dem gewUnschten Hydrolyseeffekt und der nachfolgend beabsichtigten
Voll-oder Halbzellstoffqualität eingestellt. Die Zeit für die Abwärtsbewegung der
Holzschnitzel vom Eintritt in das Hydrolysiergefäß
bis zum Austrag
durch ein, dem Druckgefäß nachgeschaltetes Drehventil, beträgt ca. 30 bis 40 Minuten.
Der kontinuierliche Austrag wird durch ein Rührwerk über dem Druckgefäßboden, das
Brückenbildung verhindert, ermöglicht.
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Unmittelbar über dem Rührwerk befinden sich in der zylindrischen Wand
des Hydrolysiergefäßes perforierte Platten, durch welche das Hydrolysat abgesaugt
wird. Das Hydrolysat kann teilweise oder zur Gänze mit der in der Mitte des Hydrolysiergefäßes
abgezogenen Flüssigkeft vereint werden, um eine höhere Konzentration an gelöster
Substanz zu erreichen. Bei entsprechend hoher Konzentration wird das Hydrolysat
der Xylitherstellung zugeführt.
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Die durch das Drehventil ausgetragenen Holzschnitzel werden einer
Diffusionswäsche unterworfen, um die, eine Inhibierung des nachfolgenden Holzaufschlusses
verursachenden Substanzen zu entfernen.
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Die gewaschenen liackschnitzel enthalten das 1- bis 1 1/2-fache ihres
atro-Gewichtes an Feuchtigkeit. Diese Feuchtigkeitsmenge ist bei der Dosierung der
Kochchemikalien für die Kochung zu berücksichtigen. Die feuchten, vorhydrolysierten
Iiackschnitzel werden in üblicher Weise mittels einer geschlossenen Transportschnecke
einem Drehventil zugeführt. In diese Transportschnecke wird auch die Kochchemikalienlösung
eingepumpt, und zwar in einer Menge, die z.B. beim Na-NSSG-Verfahren 100 g Na2O,
bezogen auf atro Holz, entspricht und einer Konzentration, die unter Einbeziehung
der nach der Wäsche des vorhydrolysierten Holzes vorhandenen Feuchtigkeit, im kontinuierlichen
Kocher ein Flottenverhältnis von 1 : 2,5 bis 1 : 4 ergibt.
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Der Aufschluß zu Voll- oder Halbzellstoff wird im kontinuierlichen
Kocher so vorgenommen, daß im oberen Teil des Kochers eine Temperatur von ca. 120
bis 135 °C eingestellt und somit der Beginn des Aufschlusses verzögert wird. Über
perforierte Bleche in der Kocherwand wird die von den Hackschnitzeln nicht aufgenommene
Kochflüssigkeit abgezogen, außerhalb des Kochers in einem Wärmeaustauscher oder
bei genügend hoher Konzentration mit
direktem Dampf auf 170 bis
180 0C erhitzt und unterhalb der Abzugsstelle in den Kocher wieder zurückgeführt.
Der weitere Aufschlußprozeß verläuft in bekannter Weise für vertikale kontinuierliche
Kocher.
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Patentansprüche