DE2710700A1 - PROCESS FOR CHEMICAL WOOD DIGESTION - Google Patents

PROCESS FOR CHEMICAL WOOD DIGESTION

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DE2710700A1
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wood chips
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wood
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Joseph Timothy Mullhaupt
Jack Solomon
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/08Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with oxygen-generating compounds

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
  • Debarking, Splitting, And Disintegration Of Timber (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen der Stoffausbeute aus Holzschnitzeln oder Holzschliff unter Aufrechterhaltung einer guten Stoffqualitbt durch Vorbehandeln der Holzschnitzel mit Sauerstoff vor dem chemischen Aufschließen. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Verfahren zum Vorbehandeln von Holzschnitzeln mit Sauerstoff unter kontrollierten Temperatur- und Druckbedingungen für eine Zeitspanne, die ausreicht, um die Stof /ausbeute beim nachfolgenden chemischen Aufschließen zu steigern.The invention relates to a method for increasing the material yield from wood chips or wood pulp while maintaining good fabric quality by pretreating the wood chips with oxygen before chemical digestion. In particular the invention relates to a method for pretreating wood chips with oxygen under controlled conditions Temperature and pressure conditions for a period of time sufficient to yield the material in the subsequent chemical Unlocking to increase.

Der Holzaufschluß zum Beseitigen von Lignin und anderen derartigen Materialien sowie zum Gewinnen des Stoffbreis läßt sich in bekannter Weise als chemischer Aufschluß, beispielsweise im Sulfat- oder Kraftaufschlußverfahren und im Natronaufschlußverfahren durchführen. Zwar führen manche mechanische Aufschlußverfahren zu höheren Stoffausbeuten als der chemische Aufschluß; dabei werden jedoch Pulpen erhalten, die zu einem Papier mit schlechten Festigkeitseigenschaften führen. Die geringe Festigkeit schränkt den Einsatz solcher Papiere für viele Anwendungs-The wood digestion to remove lignin and other such Materials and for obtaining the pulp can be used in a known manner as chemical digestion, for example in Sulphate or force pulping process and in the soda pulping process carry out. It is true that some mechanical digestion processes lead to higher material yields than chemical digestion; however, pulps are obtained which lead to a paper with poor strength properties. The low strength restricts the use of such papers for many applications

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Il V \iV.V. (. 'U R OM1/IO12O39 KAUIL][LtCTRICrAI[Nl MÜNCIUNIl V \ iV.V. (. 'UR OM1 / IO12O39 KAUIL] [LtCTRICrAI [Nl MÜNCIUN

zwecke entscheidend ein. Infolgedessen wird in größerem Umfang mit chemischen Aufschlußverfahren gearbeitet.purposes are decisive. As a result, it will be on a larger scale worked with chemical digestion processes.

Unter den chemischen Aufschlußverfahren wird das Kraftverfahren im allgemeinen bevorzugt, weil es zu einer annehmbaren Stoffausbeute bei konkurrenzfähigen Kosten führt und weil der im Kraftverfahren gewonnene Cellulosebrei zugleich ein qualitativ hochwertiges Papier von ausgezeichneter Festigkeit ergibt. Der auffälligste Nachteil des Kraftverfahrens ist das damit verbundene Problem der Luft- und Wasserverschmutzung, das auf die benutzten schwefelhaltigen Chemikalien zurückzuführen ist. Das Natronverfahren hat eine geringere Verschmutzung als das Kraftverfahren zur Folge; wenn jedoch das Natronverfahren so ausgeführt wird, daß eine mit dem Kraftverfahren vergleichbare Stoffausbeute erzielt wird, ergibt sich ein Stoffbrei, aus dem nur Papier von geringerer Güte mit niedrigerer Festigkeit gefertigt werden kann. Infolgedessen wird das Natronverfahren im Vergleich zum Kraftverfahren derzeit wenig benutzt. Weil aber eine Verringerung der Verschmutzung dringend erwünscht ist, wurden große Anstrengungen unternommen, das Natronverfahren nicht nur hinsichtlich der Papierqualität, sondern auch im Hinblick auf* die Ausbeute zu verbessern.The Kraft process is one of the chemical pulping processes generally preferred because it results in acceptable pulp at a competitive cost and because the cellulose pulp obtained in the Kraft process is at the same time gives a high quality paper of excellent strength. The most noticeable disadvantage of the power procedure is the related problem of air and water pollution, which is due to the sulfur-containing chemicals used. The baking soda process has one result in less pollution than the force method; However, if the soda process is carried out in such a way that a material yield comparable to the Kraft process is achieved is, the result is a pulp from which only paper of lower quality with lower strength can be made can. As a result, the soda process is currently little used compared to the Kraft process. But because a reduction the pollution is urgently desired, great efforts have been made, the soda process is not only in terms of paper quality, but also in terms of * to improve the yield.

Beim chemischen Aufschließen liegt die Ausbeute weit unter dem theoretisch möglichen Wert. Typischerweise gelangen in einem kommerziellen Aufschlußverfahren nur ungefähr 60 54 derIn the case of chemical digestion, the yield is far below the theoretically possible value. Typically, in a commercial digestion process only about 60 54 the

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in dem Holz vorhandenen Kohlehydrate in den Faserbrei. Infolgedessen ist eine Steigerung der Stoffausbeute bei chemischen Aufschlußverfahren allgemein und insbesondere beim Kraftverfahren und beim Natronverfahren theoretisch möglich und dringend erwünscht. Die Größe des entsprechenden Bedürfnisses läßt sich daran erkennen, da& eine Steigerung der, Stoffausbeute von 48 % auf 50 % einer Einsparung von mehr als 1,8 Millionen Tonnen Holz pro Jahr entsprechen würde, wenn davon sämtliche in den Vereinigten Staaten durchgeführten chemischen Aufschlußverfahren betroffen wären. Es versteht sich, daß zur Steigerung der Stoffausbeute nur Verfahren geeignet sind, die auch einen Stoffbrei von guter Qualität bei konkurrenzfähigen Kosten liefern.carbohydrates present in the wood in the pulp. As a result, an increase in the material yield in chemical digestion processes in general and in particular in the Kraft process and the soda process is theoretically possible and urgently desired. The size of the corresponding need can be seen from the fact there & would correspond to an increase in the yield of material from 48% to 50% savings of more than 1.8 million tons of wood per year, if it all carried out in the United States chemical pulping processes would be affected . It goes without saying that only processes are suitable for increasing the material yield which also produce a material slurry of good quality at competitive costs.

Zur Erhöhung der Stoffausbeute wurden zahlreiche Modifikationen der chemischen Aufschlußverfahren vorgeschlagen. Beispielsweise wurde eine Vorbehandlung mit Schwefelwasserstoff empfohlen, um die Kohlehydratendeinheiten zu modifizieren und eine gesteigerte Stoffausbeute zu erzielen. Die Anwendung.von Schwefelwasserstoff führt jedoch zu Verschmutzungen und ist kostspielig. Infolgedessen hat sich die Vorbehandlung von Holzschnitzeln mit Schwefelwasserstoff kommerziell nicht durchsetzen können.Numerous modifications have been made to increase the material yield the chemical digestion process proposed. For example, there was a pretreatment with hydrogen sulfide recommended to modify the carbohydrate end units and to achieve an increased material yield. The application of However, hydrogen sulfide leads to pollution and is expensive. As a result, the pretreatment of Do not establish wood chips with hydrogen sulfide commercially can.

Auch die Anwendung von Sauerstoff während des Natronaufschlußverfahrens ist bekannt. Dieses Verfahren vermeidet zwar das Schwefelverschmutzungsproblem, ist jedoch dem KraftverfahrenAlso the use of oxygen during the soda digestion process is known. While this method avoids the sulfur pollution problem, it is the Kraft method

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hinsichtlich Stoffausbeute und/oder Papierqualität noch immer unterlegen. Im Gegensatz dazu wird mit der Erfindung ein nichtverschmutzendes, verhältnismäßig wenig kostspieliges Verfahren zum Erhöhen der Stoffausbeute beim Holzaufschluß geschaffen, entsprechend dem die Holzschnitzel in Abwesenheit von Natriumhydroxid mit Sauerstoff vorbehandelt werden, worauf sich ein chemisches Aufschlußverfahren anschließt, bei dem es sich entweder um das Natronverfahren oder das Kraftverfahren handeln kann. Der derart erzeugte Faserbrei enthält nicht übermäßig viel Lignin und kann zu Papier verarbeitet werden, dessen Qualität demjenigen vergleichbar ist, das aus unbehandeltem Holz unter Verwendung des gleichen Aufschlußverfahrens erhalten wird.in terms of stock yield and / or paper quality inferior. In contrast, the invention makes a non-polluting, relatively inexpensive one Process for increasing the material yield in wood digestion created, according to which the wood chips are pretreated with oxygen in the absence of sodium hydroxide, This is followed by a chemical digestion process, which is either the soda process or the Kraft process can act. The pulp produced in this way does not contain an excessive amount of lignin and can be processed into paper the quality of which is comparable to that obtained from untreated wood using the same pulping process is obtained.

Die erfindungsgemäße Sauerstoffvorbehandlung wird bei bekannten Holzschnitzeln oder Holzspänen angewendet, wie sie gegenwärtig in kommerziellen Aufschlußverfahren eingesetzt werden. Die Vorbehandlung erfolgt unter kontrollierten Temperatur- und Druckverhältnissen sowie mit vorgegebener Behandlungsdauer. Die Grenzen, innerhalb deren diese Parameter vorgegeben werden, sind jedoch nicht besonders eng. Die optimalen Behandluhgsbedingungen können mit Änderungen der natürlichen Eigenschaften der behandelten Holzschnitzel sowie mit Variationen der im Einzelfall benutzten Anlagen und Verfahren etwas schwanken. The oxygen pretreatment according to the invention is used in known Wood chips or wood shavings applied as they are currently used in commercial digestion processes. The pretreatment takes place under controlled temperature and pressure conditions and with a specified treatment duration. However, the limits within which these parameters are specified are not particularly narrow. The optimal treatment conditions can with changes in the natural properties of the treated wood chips as well as with variations the systems and processes used in the individual case vary somewhat.

Was die Temperatur anbelangt, erwies sich ein TemperaturbereichAs for the temperature, a range of temperatures was found

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von ungefähr 70 C bis ungefähr 120 C als besonders günstig. Wesentlich niedrigere Temperaturen führen nicht zu dem erwünschten Anstieg der Stoffausbeute, während wesentlich höhere Temperaturen unerwünscht sind, da sie die Wahrscheinlichkeit einer Gesamtoxydation des Holzes erhöhen, ohne daß nennenswerte Vorteile erzielt werden. Es sei festgehalten, daß das vorliegende Verfahren nicht von einer weitgehenden Oxydation des Holzes abhängt; der durch die Holzschnitzel bewirkte Sauerstoffverbrauch ist tatsächlich so klein, daß er schwierig zu messen ist. Obwohl der chemische Mechanismus, auf Grund dessen die Sauerstoffvorbehandlung der Holzschnitzel dazu führt, daß beim anschließenden Aufschließen die Stoffausbeute vergrößert wird, nicht bekannt und eine entsprechende theoretische Klärung für die praktische Ausnutzung auch nicht wesentlich ist, ist der Umstand des geringen SauerstoffVerbrauchs mit der Hypothese vereinbar, daß der Effekt mit der Oxydation von Endgruppen der Cellulosemoleküle verbunden ist.from about 70 ° C. to about 120 ° C. is particularly favorable. Significantly lower temperatures do not lead to the desired increase in the material yield, while significantly higher temperatures are undesirable because they increase the probability of an overall oxidation of the wood without significant advantages can be achieved. Let it be noted that the present process does not depend on extensive oxidation of the wood; the one through the wood chips Oxygen consumption caused is actually so small that it is difficult to measure. Although the chemical mechanism on the basis of which the oxygen pretreatment of the wood chips leads to the subsequent digestion the material yield is increased is not known and a corresponding theoretical clarification is also not essential for the practical utilization, the fact of the low oxygen consumption is compatible with the hypothesis, that the effect is associated with the oxidation of end groups of the cellulose molecules.

Was den Druck anbelangt, so erwies es sich als am günstigsten, die Sauerstoffvorbehandlung in einem Druckreaktor durchzuführen, um für einen erhöhten Sauerstoffdruck zu sorgen, und, was gleich wichtig ist, um das Wasser zurückzuhalten, das von den Holzschnitzeln verdampft. Jedes Vorgehen, das zu einer übermäßigen Dehydrierung der Holzschnitzel führen würde, ist unerwünscht. E· versteht sich, daß «s aus wirtschaftlichen Gründen ratsam ist, den niedrigsten DruckAs far as the pressure is concerned, it turned out to be the most favorable to carry out oxygen pretreatment in a pressure reactor to increase the pressure of oxygen and, equally important, to hold back the water that evaporates from the wood chips. Any practice that causes excessive dehydration of the wood chips is undesirable. It goes without saying that for economic reasons it is advisable to use the lowest pressure

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anzuwenden, der den erwünschten Effekt liefert. Ein Reaktorgesamtdruck von ungefähr 4 at bis ungefähr 3O at erwies sich als brauchbar. Da im Temperaturbereich von ungefähr 7O C bis ungefähr 12O°C der Dampfdruck von Wasser zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 2,0 at liegt, reicht der errechnete Sauerstoff partialdruck von ungefähr 2,0 at bis ungefähr 29,7 at. Handelsüblich reiner Sauerstoff erwies sich als günstig. Obwohl der untere Grenzwert der Sauerstoff reinheit nicht experimentell bestimmt wurde, ist an Hand von früheren Experimenten mit anderen Niedrigtemperatur-Naßoxydationsreaktionen damit zu rechnen, daß auch Sauerstoff von geringer Reinheit, der typischerweise mindestens ungefähr 40 Vol.% Sauerstoff enthält, brauchbar ist. Ein derartiges Gas würde neben Sauerstoff normalerweise inerte Gase, wie Stickstoff und/oder Argon enthalten.apply that delivers the desired effect. A total reactor pressure from about 4 at to about 30 at was found to be useful. Since in the temperature range from about 7O C to about 120 ° C the vapor pressure of water between about 0.3 and approximately 2.0 at, the calculated oxygen is sufficient partial pressure from about 2.0 at to about 29.7 at. Commercially pure oxygen was found to be beneficial. Even though the lower limit of oxygen purity is not experimental is based on previous experiments with other low temperature wet oxidation reactions It is to be expected that oxygen of low purity, which is typically at least about 40% by volume of oxygen contains, is useful. In addition to oxygen, such a gas would normally be inert gases such as nitrogen and / or argon contain.

Was die Behandlungsdauer, d. h. die Zeitspanne anbelangt, während deren die Holzschnitzel bei der gewünschten Temperatur und dem gewählten Druck in Sauerstoff gehalten werden, ist die bevorzugte Zeitdauer eindeutig die zur Erreichung des gewünschten Effekts erforderliche Mindestzeitdauer. Behandlungszeiten von ungefähr 10 bis ungefähr 60 Minuten erwiesen sich als wirkungsvoll. Es kann davon ausgegangen werden, daß auch etwas kürzere oder längere Zeitspannen brauchbar sind.As for the duration of treatment, i.e. H. the length of time during which the wood chips are at the desired temperature and maintained in oxygen at the selected pressure, the preferred length of time is clearly that to achieve the minimum time required to achieve the desired effect. Treatment times of about 10 to about 60 minutes have been shown proven to be effective. It can be assumed that somewhat shorter or longer periods of time can also be used are.

Es erwies sich ferner als günstig, die Holzschnitzel raschIt also turned out to be cheap to get the wood chips quickly

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auf die gewünschte Reaktionstemperatur zu erhitzen. Aufheizzeiten von mehr als ungefähr 20 Minuten sind, wie gefunden wurde, für die Erhöhung der Stoffausbeute weniger wirkungsvoll. Aufheizzeiten von weniger als ungefähr 1O Minuten sind unter Anwendung der bisher benutzten Anlagen und Maßnahmen nicht leicht zu erzielen. Infolgedessen liegt die bevorzugte Aufheizdauer zwischen ungefähr 10 Minuten und ungefähr 20 Minuten. Mit anderen Anlagen und Verfahrensweisen können gegebenenfalls kürzere Zeitdauern wirkungsvoll benutzt werden. Die Erzielung von sehr kurzen Aufheizdauern, d. h. Zeitspannen von wesentlich unter 10 Minuten, dürfte jedoch für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens nicht von Bedeutung sein. Es wurde ferner gefunden, daß die Aufheizphase in Sauerstoff oder in einem inerten Gas, beispielsweise Stickstoff, durchgeführt werden kann.to heat to the desired reaction temperature. Heat-up times in excess of about 20 minutes are as found became less effective in increasing the fabric yield. Heat-up times are less than about 10 minutes not easy to achieve using the systems and measures previously used. As a result, it is preferred Heating time between approximately 10 minutes and approximately 20 minutes. With other equipment and procedures, if necessary shorter periods of time can be used effectively. The achievement of very short heating times, i.e. H. Time spans of significantly less than 10 minutes, however, should not be important for the economy of the process. It has also been found that the heating phase is carried out in oxygen or in an inert gas, for example nitrogen can be.

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich in kommerziellem Maßstab unter Verwendung von verschiedenartigen Anlagen und Prozeßabläufen durchführen. Beispielsweise können die Holzschnitzel kontinuierlich durch einen Reaktor hindurchbewegt werden, in welchem das Aufheizen in einer ersten Zone stattfindet, während die Holzschnitzel in einer zweiten Zone auf den obengenannten Temperaturen gehalten werden.The process of the invention can be carried out on a commercial scale using various types of equipment and Carry out process flows. For example, the wood chips be moved continuously through a reactor in which the heating takes place in a first zone, while the wood chips are kept at the above-mentioned temperatures in a second zone.

Die Schnitzel lassen sich durch den Reaktor beispielsweise mit Hilfe einer Schnecke hindurchbewegen. Der vordere Teil der Schnecke kann mit einer indirekten Dampfheizung ausge-The chips can be moved through the reactor with the aid of a screw, for example. The front part the screw can be equipped with indirect steam heating.

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stattet sein, die so ausgelegt ist, daß die Holzschnitzel rasch auf die gewünschte Temperatur gebracht werden, während im mittleren und im austrittsseitigen Abschnitt des Reaktors Heizeinrichtungen angeordnet sein können, welche die Holzschnitzel auf der Solltemperatur halten. Um für den gewünschten Druck zu sorgen, wird dem Reaktor Sauerstoff zugeführt. Es können unterschiedliche Arten von Druckschleusen benutzt werden, um die Holzschnitzel in den Druckreaktor hinein-und aus diesem herauszuführen, ohne daß übermäßig Gas ausleckt. Die Reaktionsdauer läßt sich über die Drehzahl der Schnecke steuern bzw. regeln, während Temperatur und Druck auf bekannte Weise gemessen und gesteuert bzw. geregelt werden können. Es ist nur eine geringe Sauerstoffdurchflußmenge erforderlich, weil nur kleine Sauerstoffmengen verbraucht werden; die Bedürfnisse des SauerstoffStroms richten sich in erster Linie nach (1) den Leckverlusten und (2) dem Erfordernis, nicht kondensierbare Gase zu beseitigen.be equipped, which is designed so that the wood chips be quickly brought to the desired temperature, while in the middle and in the outlet section of the reactor Heating devices can be arranged, which keep the wood chips at the target temperature. In order for the desired To provide pressure, oxygen is supplied to the reactor. Different types of pressure locks can be used to feed the wood chips into and out of the pressure reactor without excessive gas leakage. The reaction time can be determined via the speed of the screw control, while temperature and pressure can be measured and controlled in a known manner. Only a small amount of oxygen flow is required because only small amounts of oxygen are consumed; the needs of the oxygen flow are primarily directed Line following (1) the leakage losses and (2) the requirement to remove non-condensable gases.

Nach der Sauerstoffvorbehandlung werden die Holzschnitzel einem chemischen Aufschlußverfahren, beispielsweise dem Kraftverfahren, dem Natronverfahren oder dergleichen, unterzogen.After the pre-treatment with oxygen, the wood chips become one chemical digestion process, for example the Kraft process, the soda process or the like, subjected.

Die erfindungsgemäße Sauerstoffvorbehandlung läßt sich benutzen, um die Stoffausbeute sowohl bei Hartholz als auch bei Weichholz zu steigern.The oxygen pretreatment according to the invention can be used the fabric yield for both hardwood and Boost softwood.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von VersuchsergebnissenThe invention is described below on the basis of experimental results

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und Beispielen näher erläutert.and examples explained in more detail.

Gelbkiefer-Holzschnitzel von ungefähr 2O mm Länge wurden in einer Rolltrommel ungefähr 10 Stunden lang getrommelt, wodurch für einen im wesentlichen gleichförmigen Wassergehalt gesorgt wurde. Die Holzschnitzel wurden dann in Portionen von ungefähr 3OO g ausgewogen, in Beuteln verpackt und in einem Kühlschrank bei einer Temperatur von ungefähr 5 C bis zur Verwendung gespeichert. Durch die Speicherung der Holzschnitzel in kühlem Zustand wird der biologische Abbau verzögert. Yellow pine wood chips approximately 20 mm long were cut into tumbled a rolling drum for about 10 hours, allowing for a substantially uniform water content was taken care of. The wood chips were then weighed out in portions of approximately 300 g, bagged and packed in stored in a refrigerator at a temperature of approximately 5 C until use. By storing the wood chips biodegradation is delayed in a cool state.

15 Proben von Holzschnitzeln zu je ungefähr 5O g wurden aus der in einer Rolltrommel 10 Stunden lang getrommelten Charge ausgewogen, in einem Ofen bei einer Temperatur von 1O5°C 18 Stunden lang getrocknet, auf Raumtemperatur abgekühlt und dann erneut gewogen. In jedem Fall betrug das Gewicht der 50 g-Probe nach Trocknen im Ofen ungefähr die Hälfte des anfänglichen Gewichts. Der Mittelwert dieser Ergebnisse bildete den genauen Feststoffgehalt der gesamten Holzcharge; er wurde benutzt, um die Feststoffmenge in jeder ungefähr 3OO g schweren Probe von Holzschnitzeln zu berechnen, die anschließend mit Sauerstoff behandelt und aufgeschlossen wurde. Dieses Vorgehen war notwendig, um eine genaue Messung der Stoffausbeute zu ermöglichen.Fifteen samples of wood chips weighing approximately 50 g each were taken out weighed the batch tumbled in a roller drum for 10 hours, in an oven at a temperature of 105 ° C Dried for 18 hours, cooled to room temperature and then weighed again. In each case the weight was of the 50 g sample after drying in the oven, approximately half the initial weight. The mean of these results was the exact solids content of the entire batch of wood; it was used to approximate the amount of solids in each Calculate a 3OO g sample of wood chips, which was then treated with oxygen and digested. This procedure was necessary to enable an exact measurement of the material yield.

Die Sauerstoffvorbehandlung der Holzschnitzel wurde in einemThe oxygen pretreatment of the wood chips was carried out in one

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- if-- if-

zylindrischen Schwenkreaktor aus rostfreiem Stahl von 3 1 Inhalt durchgeführt. Der Reaktor konnte mit Hilfe von externen Heizwicklungen, einem elektronischen Regler und einem in einer Ausnehmung der Reaktorwand sitzenden Thermoelement genau auf eine vorgewählte Temperatur geregelt werden. Der Reaktor war ferner mit einem elektrischen HiIfsheizstab ausgestattet, der entlang der Achse des Reaktors in diesen hineinragte und der Beschleunigung der Aufheizung der Holzschnitzel diente. Die Energiezufuhr zu diesem Heizstab konnte mit Hilfe eines Stelltransformators genau auf einen vorgewählten konstanten Wert eingestellt werden. Der Reaktor war mit einer Gasleitung verbunden, über die der Reaktor gespült und mit Gas von der gewünschten Zusammensetzung auf dem gewünschten Druck gehalten werden konnte. Die Temperatur des Gases im Reaktor wurde mittels eines Thermoelements gemessen, das in den Gasraum im Reaktor über den Holzschnitzeln eingesetzt war. Der zylindrische Reaktor war so gelagert, daß seine Achse waagrecht verlief; er wurde hin-und herbewegt, um das thermische Gleichgewicht der Holzschnitzel miteinander, mit der Gasphase im Reaktor, mit den Reaktorwänden und mit dem Hilfsheizstab zu fördern. Das Herbeiführen des thermischen Gleichgewichts wurde weiterhin dadurch begünstigt, daß in den Reaktor zusammen mit den Holzschnitzeln Kugeln aus rostfreiem Stahl eingebracht waren, die den Rühreffekt unterstützten. cylindrical swivel reactor made of stainless steel of 3 1 capacity carried out. The reactor could with the help of external Heating coils, an electronic controller and a thermocouple seated in a recess in the reactor wall can be regulated to a preselected temperature. The reactor was also equipped with an electric auxiliary heating element, which protruded into the reactor along the axis of the reactor and the acceleration of the heating of the wood chips served. The energy supply to this heating element could be precisely selected with the help of a variable transformer constant value can be set. The reactor was with a Gas line connected through which the reactor is flushed and with Gas of the desired composition could be kept at the desired pressure. The temperature of the gas in the Reactor was measured by means of a thermocouple that was inserted into the gas space in the reactor above the wood chips was. The cylindrical reactor was mounted so that his Axis was horizontal; it was moved back and forth in order to maintain the thermal balance of the wood chips with each other, with to promote the gas phase in the reactor, with the reactor walls and with the auxiliary heating rod. The bringing about of the thermal Equilibrium was further promoted by the fact that stainless steel balls were placed in the reactor together with the wood chips Steel were introduced, which supported the stirring effect.

Jede der vier untengenannten Testvariablen konnte genau aufEach of the four test variables below could be accurate to

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einen vorgewählten Wert gebracht werden.a preselected value.

TD « Reaktionstemperatur - GleichgewichtstemperaturT D «reaction temperature - equilibrium temperature

ΓλΓλ

von Gas und Schnitzeln während der Sauerstoffbehandlung of gas and chips during oxygen treatment

Reaktionsdruck * Gesamtdruck im Reaktor während der SauerstoffbehandlungReaction pressure * Total pressure in the reactor during the oxygen treatment

tu « anfängliche Aufheizdauer = Zeitspanne, die die Ht u «initial heating time = time span that the H

Schnitzel und die Gasphase nach dem Einbringen der Holzschnitzel in den Reaktor benötigen, um T_ zu erreichenSchnitzel and the gas phase after the introduction of the wood chips into the reactor need to To reach T_

t_ - Zeit, während derer die Schnitzel Sauerstoff bei TR und PR ausgesetzt waren.t_ - time during which the chips were exposed to oxygen at T R and P R.

Jeder Versuch bestand aus den folgenden Stufen:Each attempt consisted of the following stages:

Stufe 1; Der Reaktor wurde auf eine Gastemperatur gleich dem gewünschten Wert TD vorgeheizt. Step 1; The reactor was preheated to a gas temperature equal to the desired value T D.

Stufe 2: Eine Probe von Holzschnitzeln mit ungefähr 3CXD g Bruttogewicht, ausgewogen auf die nächstliegenden 0,1 g, wurde in den Reaktor eingebracht. Luft wurde dann unter Verwendung von Stickstoff aus dem Reaktor herausgespült; der Reaktor wurde mit Stick- Step 2: A sample of wood chips approximately 3CXD g gross weight, weighed to the nearest 0.1 g, was placed in the reactor. Air was then purged from the reactor using nitrogen; the reactor was

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stoff unter Druck gesetzt. Die hin- und hergehende oder schwingende Bewegung wurde dann eingeleitet; die Energiezufuhr zu dem Hilfsheizstab wurde auf den Wert eingestellt, der erforderlich war, um die gewünschte Anfangsaufheizdauer t,, zu erreichen. Dabei erfolgte die geeignete Einstellung an Hand einer Eichkurve, die in vorhergehenden Eichversuchen aufgenommen wurde. Ohne zusätzliche Wärmezufuhr wurde ein Wert von t von ungefährfabric pressurized. The reciprocating or rocking motion was then initiated; the power supply to the auxiliary immersion heater was turned off set to the value that was required in order to achieve the desired initial heating time t ,,. The appropriate setting was made on the basis of a calibration curve, which was described in previous Calibration tests was recorded. Without additional heat input, a value of t would be approximately

30 Minuten erzielt. Die Hilfswärmezufuhr war daher immer dann erforderlich, wenn Aufheizdauern von weniger als ungefähr 30 Minuten erwünscht waren. Achieved 30 minutes. The auxiliary heating was therefore always required when heating times of less than approximately 30 minutes were required.

Stufe 3: Nach Abschluß des anfänglichen Aufheizens wurde der Heizstab abgeschaltet. Stickstoff wurde aus dem Reaktor mit Sauerstoff ausgespült. Der Reaktor wurde mit Sauerstoff auf den Druck PD aufgedrückt. Die Gastemperatur und der Gesamtdruck wurden dann für die gewünschte Dauer tR auf den Werten TR bzw. P_ gehalten. Stage 3: After the initial heating-up was complete, the heating rod was switched off. Nitrogen was purged from the reactor with oxygen. The reactor was pressurized to pressure P D with oxygen. The gas temperature and the total pressure were then kept at the values T R and P_ for the desired duration t R.

Stufe 4: Nachdem die gewünschte Reaktionsdauer tn verstrichen war, wurde der Druck im Reaktor abgesenkt; die Schnitzel wurden herausgenommen. Stage 4: After the desired reaction time t n had elapsed, the pressure in the reactor was reduced; the schnitzels were taken out.

Stufe 5: Die Schnitzel wurden abgekühlt und zur Bestimmung Stage 5: The chips were cooled and used for determination

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des Feuchtigkeitsverlusts erneut gewogen. Feuchtigkeitsverluste wurden durch Zugabe von Wasser ausgeglichen. Die wiederangefeuchteten Schnitzel wurden dann unter Abkühlung gespeichert, bis das Aufschließverfahren durchgeführt werden konnte. Dies geschah für gewöhnlich noch am gleichen Tage.reweighed the moisture loss. Loss of moisture was due to the addition of water balanced. The re-moistened schnitzel was then stored under refrigeration until the Unlocking procedures could be carried out. This usually happened on the same day.

Weil die Schnitzel typischerweise 5O % Wasser enthielten und in den Stufen 2 und 3 nur kleine Spülgasmengen benutzt wurden, war der Wasserverlust gering; er lag typischerweise unter 20 Gew.% des ursprünglichen Wassergehalts. Weil ständig überschüssiges Wasser vorhanden war, lief die Sauerstoffbehandlung durchweg in einer mit Wasserdampf gesättigten Atmosphäre ab. Durch Subtrahieren des Dampfdrucks von Wasser bei TR vom Druck P_ kann der Sauerstoffpartialdruck leicht errechnet werden.Because the chips typically contained 50% water and only small amounts of purge gas were used in stages 2 and 3, the water loss was low; it was typically below 20% by weight of the original water content. Because there was always excess water, the oxygen treatment was always carried out in an atmosphere saturated with water vapor. By subtracting the vapor pressure of water at T R from the pressure P_, the partial pressure of oxygen can easily be calculated.

Um die Stoffausbeute zu bestimmen, wurde jede Probe der vorbehandelten Schnitzel in einem extern erhitzten Reaktor mit Flüssigkeitsumlauf dem Natron- oder dem Kraftaufschlußverfahren unterzogen. Kontrollproben der Schnitzel, die keine Sauerstoffvorbehandlung erfahren hatten, im übrigen aber identisch waren, wurden auf genau die gleiche Weise aufgeschlossen. Die Aufschließbedingungen wurden wie folgt eingestellt. To determine the fabric yield, each sample was the pretreated Schnitzel in an externally heated reactor with liquid circulation using the soda or force digestion process subjected. Control samples of the schnitzel that had not undergone any oxygen pretreatment, but otherwise were identical were unlocked in exactly the same way. The digestion conditions were set as follows.

Natronverfahren - Die Temperatur des Reaktors wurde in einer Soda Process - The temperature of the reactor was in a

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Stunde von 2OC auf 17OC gesteigert und zwei Stunden lang bei 17O°C gehalten, während die Holzschnitzel aufgeschlossen wurden. Das Aufschließen erfolgte unter Verwendung von 0,32 g NcOH je g Holz (auf Feststoffbasis). Ausgedrückt als wäßriges NaOH entspricht dies 5,62 g von 1,51 molarer wäßriger NaOH je g Holz (auf Feststoffbasis).Hour increased from 2OC to 17OC and lasted for two hours held at 170 ° C while the wood chips digested became. Digestion was done using 0.32 g NcOH per g wood (on a solids basis). Expressed as aqueous NaOH, this corresponds to 5.62 g of 1.51 molar aqueous NaOH per g of wood (on a solids basis).

Kraftverfahren - Die Temperatur des Reaktors wurde in einer Stunde von 2O°C auf 17O°C gesteigert und 1,5 Stunden lang auf 17O°C gehalten, während die Holzschnitzel aufgeschlossen wurden. Das Aufschließen erfolgte unter Verwendung von 0,196 g NaOH je g Holz (auf Feststoffbasis), 0,082 g Na2S je g Holz (auf Feststoffbasis) und insgesamt 0,222 g Wasser je g Holz (auf Feststoffbasis). Dies entspricht einer SuIfidität von 30 % und einer Menge an aktivem Alkali von 0,28 g NaOH je g Holz. Kraft Process - The temperature of the reactor was increased from 20 ° C to 170 ° C in one hour and held at 170 ° C for 1.5 hours while the wood chips were digested. The digestion was carried out using 0.196 g of NaOH per g of wood (on a solids basis), 0.082 g of Na 2 S per g of wood (on a solids basis) and a total of 0.222 g of water per g of wood (on a solids basis). This corresponds to a suIfidity of 30% and an amount of active alkali of 0.28 g NaOH per g wood.

Nach Beendigung der Aufschlußphase wurde der Faserbrei aus dem Reaktor entnommen, mit destilliertem Wasser gewaschen, durch Ausquetschen teilweise getrocknet und gewogen. Anschließend wurden der Wassergehalt und die Permanganatzahl bestimmt. Für einige Proben wurde auch der Gehalt an saurem unlöslichem Lignin ermittelt. Der Wassergehalt des Faserbreis wurde gemessen, indem Duplikat-4O g-Proben gewogen, die Proben 18 Stunden lang in einem Ofen bei 1O5°C getrocknet und die Proben dann erneut gewogen wurden. Nach Kenntnis des Trockengewichts des Faserbreis, der aus einem be-After the end of the digestion phase, the pulp became out removed from the reactor, washed with distilled water, partially dried by squeezing and weighed. Afterward the water content and the permanganate number were determined. For some samples the acid content was also determined insoluble lignin determined. The water content of the pulp was measured by weighing duplicate 40 g samples, the samples were dried in an oven at 105 ° C for 18 hours and the samples then reweighed. According to knowledge the dry weight of the pulp obtained from a

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AlAl

kannten Holztrockengewicht hergestellt wird, wird die Stoffausbeute einfach durch Division erhalten.known wood dry weight is produced, the material yield is simply obtained by division.

Die Permanganatzahl wurde entsprechend dem TAPPI-Normverfahren T21 4 m-50 bestimmt, während die Ermittlung des Gehalts an saurem unlöslichem Lignin entsprechend dem TAPPI-Normverfahren T222 m-54 erfolgte. Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt die erwartete lineare Beziehung zwischen der Permanganatzahl und dem Ligningehalt und rechtfertigt die Verwendung der einfacher zu messenden Permanganatzahl als Kennwert für den Ligningehalt.The permanganate number was determined according to the TAPPI standard method T21 4 m-50 determined while determining the content of acid insoluble lignin according to the TAPPI standard method T222 M-54 took place. The graph of Fig. 1 shows the expected linear relationship between the permanganate number and the lignin content and justifies the use of the permanganate number, which is easier to measure, as a characteristic value for the Lignin content.

Die bei den Schwenkreaktortests erhaltenen Daten sind in den Tabellen I und II zusammengestellt. Die Tabelle I zeigt einen statistischen Vergleich von 7 Proben von sauerstoffvorbehandelten Holzschnitzeln mit 7 Proben von unbehandelten Holzschnitzeln, wobei alle 14 Proben mit Natron unter identischen Bedingungen aufgeschlossen wurden. Es wurden alle Anstrengungen unternommen, um zu gewährleisten, daß die Daten für die beiden Gruppen von Proben genau vergleichbar waren. Die mittlere Ausbeute für die mit Sauerstoff vorbehandelten Schnitzel betrug 51,6 %, während die nichtvorbehandelten Schnitzel zu einer Ausbeute von 49,6 % führten. Diese Steigerung ist ausreichend groß, um wirtschaftlich von Bedeutung zu sein. Die Qualität der erhaltenen Stoffe, gekennzeichnet durch die Permanganatzahlen, war nicht nennenswert unterschiedlich. Infolgedessen erlaubt es die vorlie-The data obtained in the swivel reactor tests are summarized in Tables I and II. Table I shows a statistical comparison of 7 samples of wood chips pretreated with oxygen and 7 samples of untreated wood chips, all 14 samples being digested with soda under identical conditions. Every effort was made to ensure that the data for the two groups of samples were exactly comparable. The average yield for the chips pretreated with oxygen was 51.6 %, while the chips that were not pretreated led to a yield of 49.6%. This increase is large enough to be economically significant. The quality of the substances obtained, characterized by the permanganate numbers, was not significantly different. As a result, the present

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ASAS

gend erläuterte Sauerstoffvorbehandlung, die Stoffausbeute des anschließenden Aufschlusses im Natronverfahren ohne Verschlechterung der Güte des Faserbreis zu erhöhen.Oxygen pretreatment explained below, the material yield the subsequent digestion in the soda process without deterioration to increase the quality of the pulp.

Die Tabelle II zeigt einzelne Versuche, die die Einflüsse von bestimmten Prozeßparametern erkennen lassen. Der Versuch 15 zeigt, daß 65 C eine zu niedrige Temperatur ist, während die Versuche 17 und 18 erkennen lassen, daß höhere Temperaturen zu dem erwünschten Effekt führen. Entsprechend den Versuchen 19 bis 21 kann eine Erhöhung der Stoffausbeute innerhalb eines Bereichs von Behandlungsdauern erzielt werden. Die Versuche 22 bis 24 ergeben, daß ein langsames Aufheizen unerwünscht ist. Aus den Versuchen 25 und 26 ist zu erkennen, daß die Sauerstoffvorbehandlung die anschließende Stoffausbeute im Kraftverfahren steigert und daß die Erhöhung der Ausbeute ungefähr die gleiche wie im Falle des Natronaufschlußverfahrens ist.Table II shows individual experiments which reveal the influences of certain process parameters. The attempt 15 shows that 65 C is too low a temperature, while experiments 17 and 18 show that higher temperatures lead to the desired effect. According to experiments 19 to 21, an increase in the material yield can be achieved within a range of treatment times can be achieved. Tests 22 to 24 show that slow heating is undesirable is. From the experiments 25 and 26 it can be seen that the oxygen pretreatment the subsequent material yield in the power process increases and that the increase in the yield about the same as in the case of the soda digestion process is.

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TABELLE ITABLE I. Anfangs- Dauer derInitial duration of MittelwertAverage keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment Gesarz-Gesarz- mit Verfahrenwith procedure ohne Vorbehandlungwithout pre-treatment Stoffmaterial aufheiz- Gasphasen- Sauerstoffheating gas phase oxygen 88th keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment druck.Ppressure.P ausbeuteyield SchwenkreaktorversucheSwing reactor tests dauer, tu temp.,Tn behandl.,tduration, t u temp., T n treat., t 99 keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment (at) R (at) R Art desType of Perman-Permanent (Gew.%)(Wt.%) Statistischer Vergleich der SauerstoffvorbehanclungStatistical comparison of oxygen pretreatment (min) H (°C)R (min) R (min) H (° C) R (min) R 1O1O keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment 4,54.5 Aufschlie-Unlocking ganat-ganat- 52,752.7 11 89 4511 89 45 1111 keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment 4,44.4 ßensßens zahlnumber 52,152.1 11 9O 4511 9O 45 1212th keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment 4,44.4 NatronBaking soda 37,937.9 52,552.5 Versuchattempt 11 88 4511 88 45 1313th keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment 4,ε4, ε NatronBaking soda 35,835.8 51 ,951, 9 O
OO
O
OO
Nummernumber 11 88 4511 88 45 1414th MittelwertAverage 4.44.4 NatronBaking soda 39,039.0 51,651.6
ODOD 11 11 89 4511 89 45 4,34.3 NatronBaking soda 38,738.7 51 ,151, 1 COCO 22 11 89 4511 89 45 4,44.4 NatronBaking soda 38,838.8 49,249.2 -J-J 33 11 89 4811 89 48 NatronBaking soda 38,638.6 51,651.6 **»** » 44th NatronBaking soda 37,637.6 51 ,351, 3 OO 55 38,138.1 50,150.1 CDCD 66th NatronBaking soda 40,640.6 49,849.8 CCCC 77th NatronBaking soda 37,537.5 50,150.1 NatronBaking soda 38,738.7 49,749.7 NatronBaking soda 41 ,O41, O 48,748.7 NatronBaking soda 39,439.4 47,347.3 NatronBaking soda 4O.O4O.O 49.649.6 NatronBaking soda 35,535.5 39.O39.O

Versuchattempt TABELLE IITABLE II BehandlungsbedingungenTreatment conditions Dauer derDuration of 9090 4545 f- Gesamt-f- total Art desType of erkennenrecognize lassenpermit Nummernumber SauerstofOxygen keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment t druck,Pt pressure, P Aufschlie-Unlocking 1515th Schwenk reaktorversucheSwivel reactor tests Gasphasen-Gas phase behandl.,treat., (at)(at) ßensßens 1616 Einzelversuche, die Einfluß spezieller VerfahrensparameterIndividual experiments, the influence of special process parameters temp.,Ttemp., T (min)(min) 4,44.4 NatronBaking soda Perman-Permanent Stoffmaterial 1717th (°c)R (° c) R 6262 4,44.4 NatronBaking soda ganat-ganat- ausbeuteyield 1818th AnfangsAt first 6565 6060 4,44.4 NatronBaking soda zahlnumber (Gew.%)(Wt.%) 1919th aufheizheat up 8787 4545 4,44.4 NatronBaking soda 34,934.9 46,546.5 2020th dauer , t,,take,, 9090 6060 4,44.4 NatronBaking soda 37,037.0 49,849.8 O
/O
O
/O
2121 / . \ H
(mm j
/. \ H
(mm j
9797 1515th 4,44.4 NatronBaking soda 35,835.8 52,152.1
OOOO 2222nd 1010 8787 4545 4,44.4 NatronBaking soda 35,335.3 51 ,351, 3 CjJCjJ 2323 2O2O 8989 7070 4,44.4 NatronBaking soda 36,036.0 51 ,751, 7 -J-J 2424 1111 8989 6O6O 4,44.4 NatronBaking soda 38,538.5 53,053.0 *-»* - » 99 1515th 9292 6060 4,44.4 NatronBaking soda 37,337.3 50,350.3 OO 2525th 1212th 9191 6O6O NatronBaking soda 39,939.9 46,846.8 IOIO 2626th 1212th 9494 keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment 4,44.4 Kraftforce 35,835.8 48,548.5 to
«£>
to
«£>
1515th 1111 Kraftforce 38,138.1 48,148.1
2525th 37,537.5 50,150.1 4545 25,325.3 49,649.6 9090 26,926.9 47,847.8

a*a *

Die Gelbkiefer-Holzschnitzel wurden in Mengen von ungefähr
6CXD g abgepackt und in einem Kühlschrank bei ungefähr 5 C
gespeichert. Unmittelbar vor Verwendung wurden zwei 25 g-Proben aus dem Beutel abgewogen, um den Wassergehalt zu bestimmen; das Probengewicht wurde gemessen.
The yellow pine wood chips were in quantities of approximately
6CXD g packaged and in a refrigerator at approximately 5 ° C
saved. Immediately before use, two 25 g samples were weighed out of the bag to determine the water content; the sample weight was measured.

Die Sauerstoffvorbehandlung wurde in einem zylindrischen Gefäß aus rostfreiem Stahl von 3 1 Inhalt durchgeführt. Eine
Kupferwärmesenke umfaßte die untere Hälfte des Reaktors und stand mit dieser in gutem thermischem Kontakt; ein wassergekühltes Kupferrohr war um den oberen Teil herumgeschlungen. Die Wärmesenke war von einem bandförmigen Heizelement umgeben, dem Energie über einen Stelltransformator zugeführt wurde. Der Reaktor stand aufrecht. Das Aufheizen erfolgte, indem für eine eingestellte Zeitdauer eine vorbestimmte Energiemenge zugeführt wurde. Diese Energie dringt rasch in den Reaktor ein, heizt die Holzschnitzel auf und bewirkt, daß die Temperatur auf einen Spitzenwert ansteigt und dann abfällt. Eine typische Darstellung des Temperaturverlaufs in Abhängigkeit von der Zeit ist in Fig. 2 wiedergegeben.
The oxygen pretreatment was carried out in a cylindrical stainless steel vessel with a capacity of 3 liters. One
Copper heat sink encompassed the lower half of the reactor and was in good thermal contact with it; a water-cooled copper pipe was wrapped around the top. The heat sink was surrounded by a band-shaped heating element to which energy was supplied via a variable transformer. The reactor was upright. The heating was carried out by supplying a predetermined amount of energy for a set period of time. This energy quickly enters the reactor, heating the wood chips and causing the temperature to peak and then drop. A typical representation of the temperature profile as a function of time is shown in FIG.

Während des Arbeitens dieses Reaktors treten große Temperaturgradienten auf, während der Reaktor sich aufheizt und abkühlt. Wasser verdampft von den Schnitzeln, kondensiert auf den kühlen oberen Wänden und fällt zurück in den unteren
Teil.
Large temperature gradients occur during the operation of this reactor, while the reactor heats up and cools down. Water evaporates from the schnitzel, condenses on the cool upper walls, and falls back into the lower ones
Part.

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Über eine Gasleitung konnte der Reaktor mit Sauerstoff aufgedrückt werden; der Druck wurde während der gesamten Versuche gemessen. Über Thermoelemente in der Mitte des Schnitzelbettes, in der Wärmesenke und am oberen Ende des Reaktors wurden die Temperaturen während der Versuche bestimmt.The reactor was pressurized with oxygen via a gas pipe will; the pressure was measured throughout the tests. Via thermocouples in the middle of the schnitzel bed, in the heat sink and at the upper end of the reactor, the temperatures were determined during the tests.

Bei diesem Reaktor lassen sich die Versuche mit den vier untenstehend definierten Parametern beschreiben.In this reactor, the experiments with the four below can be carried out describe defined parameters.

TM = in der Mitte des Schnitzelbettes erreichte Höchsttemperatur ;T M = maximum temperature reached in the middle of the pulp bed;

P_ = Druck, auf den der Reaktor anfänglich gebracht wird;P_ = pressure to which the reactor was initially brought will;

t . = nach der anfänglichen Energiezufuhr erforderli-M t. = required after the initial energy supply

ehe Zeitdauer bis zum Erreichen der maximalen Bettemperatur; dieser Parameter ist ähnlich aber nicht gleich der Anfangsheizdauer (tu) des Schwenkreaktors; before time until the maximum bed temperature is reached; this parameter is similar but not equal to the initial heating time (t u ) of the swivel reactor;

t. = Zeitdauer, während deren der mittlere Teil des Schnitzelbettes über 7O°C lag; dieser Parameter ist ähnlich aber nicht identisch mit der Reaktionsdauer (t ) beim Schwenkreaktor.t. = Period of time during which the middle part of the Schnitzel bed was above 70 ° C; this parameter is similar but not identical to the reaction time (t) for the swivel reactor.

Jeder Versuch umfaßte die folgenden Stufen:Each experiment included the following stages:

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Stufe 1: Eine Probe von ungefähr 550 g Holzschnitzeln wurde in den Reaktor eingebracht. Der Reaktor wurde dann dicht verschlossen und nach Ausspülen der Luft mit Sauerstoff auf den gewünschten Druck P1 aufgedrückt. Step 1: A sample of approximately 550 grams of wood chips was placed in the reactor. The reactor was then tightly closed and, after the air had been flushed out with oxygen, it was pressed to the desired pressure P 1.

Stufe 2: Eine zum Erreichen der gewünschten Temperatur T..Level 2: One to achieve the desired temperature T ..

M M.

ausreichende Spannung wurde dem Heizelement ungefähr 8 bis 10 Minuten lang zugeführt, worauf die
Spannung abgeschaltet wurde. Dann ließ man die Reaktortemperatur den Höchstwert durchlaufen, worauf sich der Reaktor auf nahezu Außentemperatur abkühlen konnte. Der Druck und die Temperatur wurden während der Stufe 2 überwacht und in Abhängigkeit von der Zeit aufgezeichnet.
sufficient voltage was applied to the heating element for approximately 8 to 10 minutes, after which the
Voltage has been switched off. The reactor temperature was then allowed to pass through the maximum value, whereupon the reactor was allowed to cool to almost outside temperature. The pressure and temperature were monitored during stage 2 and recorded as a function of time.

Stufe 3: Nachdem die Temperatur wieder nahezu die Außentemperatur erreicht hatte, wurden die Schnitzel aus dem Reaktor herausgenommen. Dies geschah im allgemeinen ungefähr 9O Minuten nach dem Einbringen. Die Schnitzel wurden gekühlt gespeichert, bis das Aufschlußverfahren durchgeführt werden konnte. Stage 3: After the temperature had almost reached the outside temperature again, the chips were removed from the reactor. This generally happened about 90 minutes after placement. The chips were stored refrigerated until the digestion process could be carried out.

Um die Stoffausbeute zu bestimmen, wurde jede Probe der vorbehandelten Schnitzel in dem oben beschriebenen Aufschlußreaktor einem Kraftaufschlußverfahren unterzogen. Die Temperatur des Reaktors wurde innerhalb einer Stunde von 2O°C auf 165°C gesteigert und für die in Tabelle III angegebene Dauer aufTo determine the fabric yield, each sample was the pretreated Subjected pulp in the digestion reactor described above to a force digestion process. The temperature of the reactor was increased from 20 ° C. to 165 ° C. within one hour and for the duration indicated in Table III

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165°C gehalten. Das Aufschließen erfolgte unter Verwendung der in Tabelle III angegebenen Flüssigkeitsmengen. Die gesamte weitere Behandlung des Faserbreis wurde in genau der gleichen Weise ausgeführt wie im Falle der Schwenkreaktorversuche .Maintained 165 ° C. Unlocking was done using the amounts of liquid given in Table III. All further treatment of the pulp was in exactly the same way carried out in the same way as in the case of the swivel reactor experiments.

Die bei den Versuchen mit dem statischen Reaktor gewonnenen Daten sind in Tabelle III zusammengestellt. Diese Daten lassen erkennen, daß die Ausbeute des Kraftverfahrens durch die Sauerstoffvorbehandlung in ungefähr dem gleichen Umfang wie bei den Schwenkreaktorversuchen gesteigert wurde. Die Ergebnisse von Versuchen, die mit Papier durchgeführt wurden, das aus einigen der Stoffe gemäß Tabelle III hergestellt wurde, sind in Tabelle IV zusammengestellt. Diese Daten zeigen keine erheblichen Festigkeitsunterschiede zwischen Papieren aus vorbehandelten und nichtvorbehandelten Schnitzeln. Infolgedessen ist die erläuterte Sauerstoffvorbehandlung in der Lage, die im anschließenden Kraftaufschlußverfahren erzielte Stoffausbeute zu steigern, ohne daß es zu einer nennenswerten Verschlechterung der Festigkeitseigenschaften des aus diesem Faserbrei hergestellten Papiers kommt.The data obtained from the tests with the static reactor are summarized in Table III. Let this data realize that the yield of the Kraft process by the Oxygen pretreatment to about the same extent as was increased in the swivel reactor tests. The results of tests carried out with paper that made from some of the substances listed in Table III are summarized in Table IV. These data show none Considerable differences in strength between papers made from pretreated and non-pretreated chips. Consequently is the explained oxygen pretreatment able to which was achieved in the subsequent force digestion process To increase the material yield without there being a significant deterioration in the strength properties of the this pulp made paper comes.

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TABELLE IIITABLE III

Versuche mit statischem ReaktorStatic reactor experiments

Versuch NummerAttempt number

Dauer bis zur höchsten Betttemperatur, t (min) Time to highest bed temperature, t (min)

Dauer über 7O°C, tDuration over 70 ° C, t

(min)(min)

höchste Betttemperatur , T ° highest bed temperature, T °

AnfangsAt first Perman-Permanent StoffausFabric gesamttotal ganat-ganat- beuteprey druck ,PT pressure, P T zahlnumber (Gew.%)(Wt.%) (at) X (at) X

Die folgenden Proben wurden im Kraftverfahren zwei Stunden lang bei 165 C mit einer Flüssigkeit mit einer Sulfidität von 36 % und einem Gehalt an aktivem Alkali von ungefähr O132 g/g Holz aufgeschlossen.The following samples were digested in the kraft process for two hours at 165 C with a liquid having a sulphidity of 36% and a content of active alkali of about O 1 32 g / g wood.

28 29 3O28 29 3O

18 2218 22

18 2718 27

keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment

8585 2828 ,2, 2 2222nd 44th 51 ,51, 99 1O11O1 2828 18,18 49,49, 77th 2020th 48,48, 11

Die folgenden Proben wurden im Kraftverfahren zwei Stunden lang bei 165 C mit einer Flüssigkeit mit einer Sulfidität von 3O % und einem Gehalt an aktivem Alkali von ungefähr O,29 g/g Holz aufgeschlossen.The following samples were Kraft for two hours at 165 C with a Liquid with a sulfidity of 30% and an active alkali content of approximately 0.29 g / g wood digested.

3131 18 3O18 3O 9999 2828 ,2, 2 23,323.3 50,50, OO CD
_ η
CD
_ η
3232 17 3217 32 1O41O4 2828 ,2, 2 21 ,821, 8 51 ,51, 55 OO 3333 keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment 22,722.7 47,47, 22 OO 3434 keine Sauerstoffvorbehandlungno oxygen pretreatment 23,923.9 48,48, 33

TABELLE IVTABLE IV

Vergleich der Festigkeitseigenschaften von Papier aus Faserbrei mit und ohne SauerstoffvorbehandlungComparison of the strength properties of paper made of pulp with and without oxygen pretreatment

O
CD
O
CD
Versuch
Nummer
(vorgl . Tabel
le III für voll
ständige Be
schreibung )
attempt
number
(see table
le III for full
constant
writing)
Art des
Versuchs
Type of
Attempt
Stoffaus
beute
(Gew.%)
Fabric
prey
(Wt.%)
Reißlänge
(km)
Tear length
(km)
Reiß
zahl
Tear
number
Berst
zahl
Burst
number
Zugenergie
absorption
g cm/cm
Tensile energy
absorption
g cm / cm
837 /837 / 2828 sauerstoff-
vorbehandelt
oxygen-
pretreated
51 .951 .9 9.69.6 144144 7474 142142
O
CO
t f^
O
CO
tf ^
2929 sauerstoff-
vorbehandelt
oxygen-
pretreated
49,7 .49.7. 10,310.3 140140 7878 143143
CG
CG
3030th keine Sauer
stof fvorbeh .
no pissed off
fabric
48,148.1 10,410.4 148148 7777 142142
3333 keine Sauer
stof fvorbeh.
no pissed off
fabric
47.247.2 1O.51O.5 142142 7474 134134

Stoffproben wurden in einer PFI-Mühle auf unterschiedlichen Mahlungsgrad gemahlen. Nachdem entsprechend dem TAPPI-Verfahren T2O5 Handblätter hergestellt waren, wurden Festigkeitsversuche gemäß dem TAPPI-Verfahren T22O durchgeführt. Diese Versuche wurden zu Vergleichszwecken auf einen Mahlungsgrad von 33O CSF extrapoliert.Swatches were ground in a PFI mill to different degrees of freeness. After this strength tests were carried out according to the TAPPI method T2O5 hand sheets were produced carried out according to the TAPPI procedure T22O. These trials were for comparison purposes extrapolated to a freeness of 330 CSF.

Claims (7)

AnsprücheExpectations ^. Verfahren zum chemischen Aufschließen von wasserhaltigen Holzschnitzeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzschnitzel vor dem chemischen Aufschließen behandelt werden, indem die Holzschnitzel in einem Druckreaktor derart mit Wärme und Sauerstoff in Kontakt gebracht werden, daß Wasser in den Holzschnitzeln verbleibt.^. Process for the chemical digestion of hydrous Wood chips, characterized in that the wood chips are treated prior to chemical digestion, by bringing the wood chips into contact with heat and oxygen in a pressure reactor, that water remains in the wood chips. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme im Bereich von ungefähr 7O°C bis ungefähr 12OC gehalten wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the heat is maintained in the range of about 70 ° C to about 12OC will. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Reaktordruck von über ungefähr 4 at gearbeitet wird.3. The method according to claim 2, characterized in that it is carried out with a reactor pressure of about 4 at. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff in einem Gasgemisch enthalten ist und mindestens ungefähr 40 Vol.% dieses Gemisches ausmacht.4. The method according to claim 3, characterized in that the Oxygen is contained in a gas mixture and makes up at least about 40% by volume of this mixture. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzschnitzel vor dem Inkontaktbringen mit dem Sauerstoff rasch auf eine innerhalb des gewünschten Temperaturbereiches liegende Temperatur erhitzt werden.5. The method according to claim 4, characterized in that the wood chips before being brought into contact with the oxygen rapidly heated to a temperature within the desired temperature range. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das6. The method according to claim 5, characterized in that the 709837/0999709837/0999 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED -tf- 27107 JL -tf- 27107 JL rasche Erhitzen in einem inerten Gas durchgeführt wird.rapid heating is carried out in an inert gas. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rasche Erhitzen innerhalb von ungefähr 20 Minuten erfolgt.7. The method according to claim 5, characterized in that the rapid heating within about 20 minutes he follows. 709837/0999709837/0999
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