DE3402490C3 - - Google Patents

Description

1
Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Behandeln eines wasserhaltigen Lignocellulosematerials mit Stickstoffoxiden und Sauerstoff vor einer alkalischen Delignifizierungsstufe. Die Vorrichtung eignet sich ganz besonders zur Verwendung bei der Vorbehandlung eines chemisch hergestellten Lignocellulosehalbstoffes, z. B. eines durch alkalische Digerierungsverfahren, wie Sulfatkochverfahren, hergestellten Halbstoffes.

Die Vorrichtung kann auch bei der Vorbehandlung von Holz, ζ. B. in Form von Hackspänen, Hobelspänen und Holzmehl, mit Stickstoffoxiden und Sauerstoff verwendet werden, bevor man das Holz einer alkalischen Kochstufe unterwirft

Verfahren zur Behandlung von Lignocellulosematerialien mit Stickstoffoxiden und Sauerstoff vor einer alkalischen Delignifizierungsstufe sind z. B. in aen DE-OS 31 22 297 und 32 13 856 beschrieben.

Bei den in der Literatur beschriebenen Tests hinsichtlich der Vorbehandlung von Lignocellulosematerial wird die Vorbehandlung in einem Reaktor zur absatzweisen Behandlung dieses Materials durchgeführt, in den ein gasförmiges Stickstoffoxid entweder gleichzeitig mit oder anschließend an die Einführung von gasförmigem Sauerstoff eingeleitet wurde. Der Reaktor hat die Form eines Gefäßes, das in solcher Weise gedreht wird, daß sich ein guter Kontakt zwischen dem Lignocellulosematerial und den aktiven Komponenten in der Gasphase ergibt.

Gemäß einem Vorschlag zur kontinuierlichen Behandlung von Lignocellulosematerial umfaßt der Reaktor ein Gefäß mit einer am Einführungsende desselben angeschlossenen Leitung zur Einführung eines Stickstoffoxides und mit einer an das Austuhrungsende des Gefäßes angeschlossenen Leitung zur Einführung von Sauerstoff. Somit sind beide Leitungen mit ein und demselben Gefäß verbunden, so daß sich ein gemeinsamer Gasraum bildet.

Es wurde gefunden, daß nach dem Mischen von Stickstoffoxiden und Sauerstoff mit wasserhaltigem Lignocellulosematerial verschiedene komplexe chemische Reaktionen erfolgen können. Obgleich allgemein die Anwesenheit von Sauerstoff höchst vorteilhaft ist, ist diese Anwesenheit nur ab einem gewissen Zeitpunkt des Behandlungsverfahrens angezeigt. Der Reaktionsverlauf kann nämlich mindestens in zwei Phasen unterteilt werden. In der ersten Phase reagiert das Stickstoffoxid zunächst mit dem Lignocellulosematerial, hauptsächlich dem Lignin, und Wasser, unter Bildung von u. a. Salpetersäure. In einer anschließenden Reaktionsphase wird das Stickstoffoxid in der einen oder anderen Form regeneriert, und reagiert dann wieder mit dem Lignocellulosematerial, hauptsächlich dem Lignin. Es wurde gefunden, daß es sehr vorteilhaft ist, wenn die erste Reaktionsphase in Abwesenheit von Sauerstoff oder in Anwesenheit einer geringen Sauerstoffmenge erfolgt, während in der zweiten Reaktionsphase erhebliche Sauersteffmengen vorhanden sein soütep.. Die bisher vorgeschlagenen Apparatursysteme waren nicht so konstruiert, daß das Lignocellulosematerial gemäß den obigen optimalen Bedingungen vorbehandelt oder aktiviert werden konnte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.

Das oben genannte Problem wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst

Unter Stickstoffoxid werden hier Stickoxid, NO, Stickstoffdioxid, NO2 und Addukte derselben, wie N2O4 und N2O3, und Mischungen dieser Chemikalien verstanden. Das Stickstoffoxid wird in gasförmiger oder flüssiger Form eingeführt. Der Sauerstoff wird in flüssiger Form oder in Form eines sauerstoffhaltigen Gases eingeführt.

Die weitete Ausgestaltung der Vorrichtung hängt in der Regel davon ab, welches Stickstoffoxid in die erste Reaktionskammer eingeführt wird. Die Leitung zur Einführung des Stickstoffoxids ist an irgendeinem Punkt entlang der ersten Reaktionskammer angeschlossen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Leitung an das Einlaßende der ersten Reaktionskammer, d. h. dort, wo das Lignocellulosematerial eingeführt wird, angeschlossen. Wird Stickstoffoxid durch die Leitung eingeführt, dann ist keine Zuführungsleitung für gasförmigen Sauerstoff notwendig. Dagegen wird vorzugsweise eine separate Zuführungsleitung für gasförmigen Sauerstoff vorgesehen, wenn das verwendete Stickstoffoxid Stickoxid ist. Diese Leitung ist an einem Punkt entlang der ersten Reaktionskammer angeschlossen, obwohl die Leitung vorzugsweise an das Auslaßende der ersten Reaktionskammer angeschlossen ist. Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ist diejenige, in welcher diese Leitung aus der Regenerierungskammer ausgeht und teilweise an einem Punkt entlang dieser Kammer und teilweise an das Auslaßende der ersten Reaktionskammer angeschlossen ist. Die durch diese Leitung eingeführte Sauerstoffmenge entspricht im wesentlichen der stöchiometrischen Menge, die zur Umwandlung von Stickoxid in Stickstoffdioxid, d. h. zur Bildung des Hauptreaktionsteilnehmers, nämlich Stickstoffdioxid, der ersten Reaktionskammer, notwendig ist.

Die Leitung für die Sauerstoffzufuhr zur Regenerierungskammer kann irgendwo entlang der Kammer angeschlossen werden, obgleich es bevorzugt wird, die Leitung an das Auslaßende der Kammer, d. h. dort, wo das Lignocellulosematerial nach beendetem Vorbehandlungsode:· Aktivierungsverfahren entfernt wird, anzuschließen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Zwischenkammer zwischen der ersten Reaktionskammer und der Regenerierungskammer angebracht. Diese Zwischenkammer ist auf jeder Seite, d. h. dem Einlaß- und Auslaßende, an ein Gasabsperrmittel angeschlossen. Angeschlossen an die Zwischenkammer ist mindestens eine Sauerstoffgas-Zufuhrleitung, und die Zwischenkammer ist wahlweise auch mit einer Leitung zum Gasfluß aus der Zwischenkammer in die erste Reaktionskammer versehen.

Die obengenannten Leitungen bestehen nicht nur aus unterschiedlichen Arten von Rohren, sondern sie umfassen auch Regel- und Kontrollvorrichtungen bekannter Konstruktion, z. B. Ventile. Dadurch soll die genaue Regelung der Menge an Gas und/oder Flüssigkeit möglich sein, die durch diese Leitungen zugeführt und/oder ab-

tn crpfnhrt wird

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Reaktionskammern aus getrennten Gefäßen, z. B.Türmen, in welche das Lignocellulosematerial durch Schwerkraft eingeführt wird. Die Reakb5 tionskammer kann auch aus getrennten Reaktionskammern oder -zonen in ein und demselben Gefäß bestehen, und z. B. definierte Teile eines Reaktorturni's umfassen. Zweckmäßig wird das Lignocellulosematerial — haupt-

sächlich, wenn es aus Cellulosehalbstoff besteht — in Verbindung mit seiner Einführung in die Reaktionskammern oder anschließend fein zerteilt, geeigneterweise mittels einer rotierenden Zerfaserungsvorrichtung. Es ist jedoch nicht notwendig, den Cellulosehalbstoff fein zu zerteilen, da die Behandlung auch durchgeführt werden kann, wenn dieser in Bahnform vorliegt Die Reaktionskammern können mit mechanischen Einrichtungen zum Mischen und/oder Transportieren des Materials versehen sein.

Unter Gasabsperrmittel wird hier und im folgenden eine Vorrichtung verstanden, durch welche das Lignocellulosematerial fortbewegt wird, wobei man gleichzeitig verhindert, da3 Gas frei durch dieses Material passiert, selbst wenn der Gesamtgasdruck am Einlaß- und Auslaßende dieses Gasabsperrmittels unterschiedlich ist Eine geringe, im Material selbst oder im Gasabsperrmitte] anwesende Gasmenge begleitet normalerweise das Material während seines Durchgangs durch das Mittel. Im Gegensatz dazu verhindert das Gasabsperrmittel einen freien Gasfluß zwischen den Reaktionskammern und zwischen einer Reaktionskammer und der umgebenden Atmosphäre. Bei einer bestimmten Art von Gasabsperrmittel gibt es einen geringen Gasfluß in entgegengesetzter Richtung zur Bewegung des Materials. Obgleich derartige Gasabsperrmittel zur Verwendung an einem Ort ungeeignet sind, wo das Material in die oder aus der Vorrichtung geführt wird, können sie im Innern der Vorrichtung, d. h. zwischen den verschiedenen Reaktionskammern, verwendet werden.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können alle bekannten Gasabsperrmittel verwendet werden, die diese Forderungen erfüllen. Solche Gasabsperrmittel sind z. B. verschiedene Arten von Pumpen, z. B. Hochkonsistenzpumpen oder Pumpen für dicken Halbstoff. Auch Schneekenbeschiekungsvorrichtungen können mit Vorteil verwendet werden. Weitere Beispiele umfassen rotierende Pressen, z. B. Walzenpressen, oder rotierende Flügelbeschicker oder rotierbare Beschickungsventile vom Absperrhahn-Typ. Weiterhin können Gasabsperrkombinationen verwendet werden, in welchen das Material, vorzugsweise in komprimiertem Zustand, mittels einer Kolbenvorrichtung eingeführt wird. Ein Kralztransporter ist ein weiteres Beispiel.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt mindestens drei Gasabsperrmittel, nämlich eines an jedem Ende der ersten Reaktionskammer und eines am Auslaßende der Regenerierungskammer. Selbstverständlich kann jedes der obengenannten Beispiele eines Gasabsperrmittels an allen Stellen der Vorrichtung verwendet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird es jedoch bevorzugt, daß an den drei obengenannten Stellen innerhalb der Vorrichtung Gasabsperrmittel mit leicht unterschiedlicher Arbeitsweise installiert weiden.

Das am Einlaßende der ersten Reaktionskammer befindliche Gasabsperrmittel hat zweckmäßig die Form einer Schneckenbeschickungsvorrichtung, in welcher Schnecke und Schneckengehäuse so konstruiert sind, daß das Lignocellulosematerial während des Transports komprimiert wird. Die Schneckenbeschickungsvorrichtung ist zweckmäßig mit Mitteln zur Abführung des aus dem Material beim Komprimieren ausgepreßten Wassers und des aus dem Material ausgepreßten Ciases versehen. Ist das Lignocellulosematerial Cellulosehalbstoff, dann hat dieser normalerweise eine Konzentration unter 20%, wen er bei der obengenannten Schneckenbeschickiingsvorrichtung ankommt. Hat der Halbstoff eine höhere Konzentration, wird zweckmäßig eine andere, ähnliche Förderschnecke angeschlossen, jedoch ohne Mittel zum Abführen des aus dem Halbstoff ausgepreßten Wassers. Diese beiden Arten von Schneckenbe-Schickungsvorrichtungen, in welchen der Halbstoff in eine kompakte Masse umgewandelt wird, ermöglichen es, daß die den Halbstoff begleitende Sauerstoffgasmenge äußerst niedrig gehalten wird. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Anwesenheit von gasförmigem Sauerstoff am Einlaßende der ersten Reaktionskammer eine inhibierende Wirkung auf bestimmte zweckmäßige Reaktionen, u. a. auf die Demethylierung des Lignins, hat, weshalb der Halbstoff an diesem Ende der ersten Reaktionskammer von gasförmigem Sauerstoff mögliehst freigehalten werden sollte. Ungeachtet der Art des verwendeten Gasabsperrmittels umfaßt dieses zweckmäßig verschiedene Zonen oder Sektoren, durch welche das Lignocellulosematerial fortbewegt wird, wobei mindestens einer dieser Sektoren mit Mitteln zum Evakuieren und Abführen des schädlichen gasförmigen Sauerstoffs verbunden ist.

Das Gasabsperrmittel am Auslaßende der ersten Reaktionskammer kann zweckmäßig eine der obengenannten Förderschnecken ohne Mittel zum Abführen des aus dem Material ausgepreßten Wassers umfassen. Andere Anordnungen umfassen rotierende Flügelbeschicker oder rotierende Absperrhahnventile, die normalerweise vier sektorartige Abschnitte bzw. Kammern umfassen. In einer ersten Stellung wird eine Kammer mit dem Lignocellulosematerial gefüllt, das in der nächsten Stufe, z. B. nach Drehen der Vorrichtung um 90°, in Absperrstellung gebracht und in einer dritten Stellung geleert wird, indem man das Material z. B. in die Regenerierungskammer fallen läßt. Rotierende Ventilbeschickungsvorrichtungen dieser Art werden normalerweise verwendet, um Hackspäne in einen kontinuierlichen Cellulosehalbstoffkocher einzuführen.

Das Gasabsperrmittel am Auslaßende der Regenerierungskammer umfaßt zweckmäßig irgendeine Pumpe. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bzw. werden eine oder mehrere Leitungen zur Flüssigkeitszufuhr, vorzugsweise Wasserzufuhrleitungen, an das Auslaßende der Regenerierungskammer angeschlossen. Wenn der Flüssigkeitsgehalt der Suspension in der Regenerierungskammer vorher nicht ausreichend hoch war, wird z. B. mehr als 90% Wasser, z. B. durch diese Zufuhrleitungen eingeführt, was dazu führt, daß die Materialsuspension mit ihrem hohen Flüssigkeitsgehalt selbst als Barriere wirkt, die jeden merklichen Gasaustritt aus der Regenerierungskammer verhindert oder verhindert, daß Luft in diese hineingezogen wird. Eine Ausführungsleitung ist an den Auslaß'.eil der Regenerierungskammer angeschlossen, während das andere Ende der Leitung an eine Pumpe angeschlossen werden kann. Die Verwendung einer Pumpe ist jedoch nicht notwendig, da das Material auch mit Hilfe eines in der Regenerierungskammer angebrachten Bodenkratzers, wie er in Sauerstoffbleichreaktoren normalerweise verwendet wird, wegtransportiert werden kann. Das en Material kann auch durch Schwerkraft oder mittels Überdruck, wenn dieser in der Regenerierungskammer vorliegt, entfernt werden.

Um das Material unmittelbar vor, in Verbindung mit oder unmittelbar nach seiner Abführung aus der Regenerierungskammer abzukühlen, ist es zweckmäßig, die Sauerstoffzufuhrleitung und/oder die Flüssigkeitszufuhrleitung mit Kühlmitteln zu versehen. Vorteilhaft ist die Verwendung einer Anordnung zur Gasentfernung,

Abkühlung desselben in einem Kühler und Rückführung des Gases zu einer Kühlzone oder einer getrennten Kühlkammer. Man kann auch das äußere Gehäuse des Auslaßendes der Regenerierungskammer mit Kühlmitteln versehen oder ein Kühlmittel an die Ausführungsleitung anschließen.

Nach der Behandlung in der oben beschriebenen Vorrichtung wird das Lignocellulosematerial normalerweise zu Vorrichtungen geführt, in welchen es gewaschen wird. Dann wird das Material zu einer alkalischen Delignifizierungsstufe geleitet. Obgleich das bzw. die Delignifizierungsmaterial(ien) nur aus Alkali bestehen kann bzw. können, wird vorzugsweise zusätzlich auch gasförmiger Sauerstoff eingeführt. In die Delignifizierungsstufe können noch andere Chemikalien eingeführt werden.

Wie oben erwähnt, initiiert die Zugabe eines Stickstoffoxids und des Sauerstoffs zu einem wasserhaltigen Lignocellulosematerial eine Vielzahl von komplexen Reaktionen. Diese Reaktionen können unterteilt werden in

(1) schnelle Anfangsreaktionen zwischen dem Stickstoffoxid und dem Lignin, was u. a. zur Demethylierung des Lignins führt;

(2) die schnelle Bildung von Salpetersäure, die in Konkurrenz zu (1) erfolgt;

(3) die Reoxidation des reduzierten Stickstoffoxidgemisches, z. B. die Oxidation von Stickoxid zu Stickstoffdioxid mit Sauerstoff;

(4) die Regeneration des verbrauchten Stickstoffoxids durch Reaktion zwischen dem modifizierten Lignin, der Salpetersäure und dem gasförmigen Sauerstoff, was zur Bildung einer aktiven Form von Stickstoffoxid führt, die zur weiteren Aktivierung des Materials verwendet wird;

(5) die sekundäre Oxidation mit Sauerstoff, vermutlich sowohl des modifizierten Lignins als auch des Stickstoffoxids.

Es wurde gefunden, daß Sauerstoff eine oder mehrere der schnellen Anfangsreaktionen gemäß (1.) in einer bisher unbekannten Weise inhibiert. Darum verringert sich indirekt auch der Umfang der entscheidenden Reaktionen (4.) und (5.). Dagegen werden die Reaktionen (2.), (3.) und (5.) durch die Anwesenheit von Sauerstoff begünstigt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man unerwünschte Reaktionen unterdrücken und die gewünschten Reaktionen begünstigen, was zu einer überraschend selektiven Delignifizierung des Lignocellulosematerials in der Delignifizierungsstufe im Anschluß an die Vorbehandlungs- oder Aktivierungsstufe führt. Die Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt auch eine Rückgewinnung der eingeführten Reaktionschemikalien in äußerst vorteilhafter Weise, und zwar sowohl vom wirtschaftlichen als auch vom Umweltgesichtspunkt aus. Da die eingeführten Reaktionschemikalien optimal ausgenutzt werden, kann die Gesamtmenge der eingeführten Chemikalien äußerst niedrig gehalten werden, wobei auch die Emission nicht umgesetzter nitroser Gas auf einem Minimum gehalten wird. Dies ist günstig für die Wirtschaftlichkeit und für die Umgebung innerhalb der Cellulosehalbstoffabrik.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung der Vorrichtung, die zum Aktivieren z. B. eines Cellulosehalbstoffs in Form einer Suspension mit niedriger Halbstoffkonzentration geeignet ist.

Die Halbstoffsuspension wird in das Gasabsperrmittel 1 eingeführt, das eine Förderschnecke umfaßt. Diese enthält einen perforierten, zylindrischen Mantel, der eine drehbare, konische Schnecke umhüllt. Während die Halbstoffsuspension entlang der Transportvorrichtung bewegt wird, wird Wasser ausgepreßt und läuft durch die Perforierungen im Mantel, um sich im Bodenteil der Vorrichtung zu sammeln. Das gesammelte Wasser und ίο möglicherweise etwas Luft werden durch Leitung 2 zu einer Wasserabsperrung 3 zur Entfernung des Wassers durch Leitung 4 geführt. Jegliche ausgepreßte Luft kann vom Kopf der Wasserabsperrung 3 durch eine Leitung und eine daran angeschlossene Vakuumpumpe entfernt werden. Die Wasserabsperrung verhindert, daß Luft wieder in die Förderschnecke 1 eintritt und sich in dieser sammelt. Während die Halbstoffsuspension durch die Transportvorrichtung 1 bewegt wird, wird die Halbstoffkonsistenz von z. B. 5% auf 30% erhöht. Dies führt zur Bildung eines praktisch gasdichten ringförmigen Halbstoffpfropfes am Auslaßteil der Förderschnecke 1. In diesem Auslaßteil kann eine regulierbare Aufhaltevorrichtung angebracht sein. Diese Vorrichtung kann so angebracht sein, daß sie bewirkt, daß der sich fortbewegende Halbstoff durch einen Spalt regulierbarer Breite läuft, bevor er am Kopf der ersten Reaktionskammer 5 eingeführt wird. Obgleich nicht nötig, wird es dennoch bevorzugt, daß der durch diesen Spalt gepreßte Halbstoff mittels Schwerkraft durch einen Flocker bekannter Konstruktion geleitet wird, so daß sich der Halbstoff in geflocktem Zustand auf einer Halbstoffsäule in der ersten Reaktionskammer 5 abgesetzt. Nun kommt der Halbstoff mit einem Stickstoffoxid, z. B. Stickstoffdioxid, in Berührung, das durch Leitung 6 eingeführt wird.

Während seines Durchgangs durch die Kammer 5 reagieren Lignin und Wasser im Halbstoff mit dem Stickstoffdioxid, um u. a. Stickoxid und Salpetersäure zu bilden.
Der Halbstoff fällt mittels Schwerkraft in ein zweites Gasabsperrmittel 7, das ebenfalls die Form einer Förderschnecke hat. Der Halbstoff wird durch diese Vorrichtung bewegt, wobei man eine praktisch konstante Halbstoffkonzentration aufrechterhält, umso einen Halbstoffpfropf zu bilden, der die Förderschnecke entlangbewegt wird. Zum Beispiel durch die oben beschriebenen Anordnungen am Auslaßende der Förderschnekke wird der Halbstoff in geflocktem Zustand zum Kopf der Halbstoffsäule in der Regenerierungskammer 8 geführt. Sauerstoff wird entweder in flüssiger oder gasförmiger Form durch Leitung 9 eingeführt

Es wurde gefunden, daß das Stickstoffdioxid bei den in der ersten Reaktionskammer 5 stattfindenden Reaktionen zu Stickoxid reduziert wird, so daß letzteres Mengen erreichen kann, die einem Drittel der eingeführten Stickstoffdioxidmenge entsprechen, wobei das Stickoxid bei der herrschenden Temperatur und dem herrschenden Druck praktisch inert ist Die Temperatur liegt normalerweise unter 110° C, der Druck ist normalerweise atmosphärischer Druck, vorzugsweise unteratmosphärischer Druck. Wenn die in Kammer 5 gebildete Menge an Stickoxid relativ gering ist, begleitet praktisch das gesamte Gas den Halbstoff, da es in den durch die Förderschnecke 7 fortbewegten Halbstoffpfropf einverleibt ist. Neben dem Stickoxid wird auch die gebildete und vom Halbstoff absorbierte Salpetersäure damit in die Regenerierungskammer 8 eingeführt Wenn der eingeführte gasförmige Sauerstoff mit den obengenannten Chemikalien in Berührung kommt, erfolgt die

oben genannte zweite Reaktionsphase. So erfolgen die oben beschriebenen Reaktionen (1.) und (2.) hauptsächlich in der Kammer 5, während die Reaktionen (3.), (4.) und (5.) im wesentlichen in Kammer 8 erfolgen. Wenn eine große Menge Stickoxid gebildet wird und sich am Boden von Kammer 5 sammelt, wird zweckmäßig eine geringe Menge gasförmiger Sauerstoff zum Boden dieser Kammer eingeführt, um damit den Vorteil der Ausnutzung des Stickoxids in dieser frühen Stufe zu gewinnen. Dabei muß gasförmiger Sauerstoff aber in solch geringen Mengen eingeführt werden, daß man sicher geht, im Kopf von Kammer 5 keine wesentlichen Sauerstoffgaskonzentrationen zu erhalten. Wie oben erwähnt, ist die Anwesenheit von gasförmigem Sauerstoff zusammen mit Stickstoffdioxid während der Anfangsreaktion, d. h. insbesondere im Kopf des Reaktors, äußerst nachteilig. Die notwendige Sauerstoffgasmenge kann aus dem Reaktor 8 entnommen und durch Leitung 10 und 11 zur Kammer 5 geleitet werden. Man kann auch frischen gasförmigen Sauerstoff durch Leitung 11 einführen. Wie oben erwähnt, kann das Gasabsperrmittel anstelle einer Förderschnecke 7 auch die Form einer rotierenden Flügelbeschickungsanlage oder eines rotierenden Hahns haben. Diese rotierende Flügelbeschickungsanlage hat die Doppelfunktion, Stickoxid und Halbstoff gemeinsam in einer Kammer oder Abteilung derselben aus Kammer 5 in Kammer 8 zu leiten und auf dem Rückweg während ihrer Rotation allein das sauerstoffhaltige Gas aus Kammer 8 zu transportieren, wobei dieser Sauerstoff mit dem am Boden von Kammer 5 angesammelten Stickoxid reagiert.

Am Boden der Regenerierungskammer 8 wird der Halbstoff z. B. mit Wasser verdünnt; das Wasser wird durch Leitungen 12 und 13 eingeführt. Durch Zufuhr von so viel Wasser, daß die Säule aus geflocktem Halbstoff auf dem Boden von Kammer 8 in eine flüssige Suspension umgewandelt wird, erhält man eine wirksame Barriere gegen das oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche anwesende Gas. Dies bedeutet, daß nur eine äußerst geringe Gasmenge den Halbstoff aus der Kammer 8 heraus durch Leitung 14 begleitet. Der Halbstoff wird aus Kammer 8 mittels eines darin angebrachten (nicht gezeigten) Bodenkratzers, der mittels Motor 15 angetrieben wird, entfernt. Die entfernte Halbstoffsuspension wird zweckmäßig zu einem Zyklon geführt, wo sie von ihrem Gasgehalt befreit wird. Dieses abgezogene Gas kann zu einem Reinigungs- und/oder Reaktionsgefäß geleitet werden, bevor es in die umgebende Luft abgelassen wird. Ein Teil des Gasflusses kann durch eine Leitung zu einem Analyseinstrument geführt werden. Zweckmäßig führt auch eine Leitung aus Kammer 5 zu diesem Analyseinstrument.

Wenn anstelle von Stickstoffdioxid Stickoxid durch Leitung 6 zugeführt wird, wird an die erste Reaktionskammer 5 vorzugsweise eine Leitung angeschlossen, durch welche Sauerstoff in mindestens stöchiometrischen Mengen eingeführt werden kann.

Durch die dargestellte, erfindungsgemäß angeordnete Vorrichtung und insbesondere durch Anpassung der Volumina der beiden Kammern und entsprechende Anbringung der Leitungen, durch welche die Reaktionschemikalien in das System eingeführt werden, ist es möglich, die oben beschriebenen chemischen Reaktionen unter optimalen Bedingungen bezüglich der verwendeten Vorrichtung ablaufen zu lassen. Weiterhin sind eine gute Wirtschaftlichkeit und gute Umweltbedingungen innerhalb der Anlage sichergestellt

Fig. 2 zeigt eine Anordnung der Vorrichtung, die geeignet ist zum Aktivieren eines Cellulosehalbstoffs in Form einer Halbstoffsuspension mittlerer und hoher Konsistenz.

Der Cellulosehalbstoff wird in ein Gasabsperrmittel 16 eingeführt, das in dieser Ausführungsform die Form einer Förderschnecke hat. Der Cellulosehalbstoff wird in einen praktisch gasdichten Pfropf umgewandelt, der zum Auslaßende der Förderschnecke geführt wird. Der Pfropf wird an diesem Auslaßende fein zerteilt und fällt in die erste Reaktionskammer 17 hinunter. Stickstoffdioxid wird zum Kopf der in Kammer 17 gebildeten Halbstoffsäule durch Leitung 18 eingeführt. Angeschlossen an den Boden der Kammer ist eine Leitung 19, durch welche eine Verdünnungsflüssigkeit zum HaIbstoff geführt wird. Die Verdünnungsflüssigkeit kann die aus dem Verfahren erhaltene, Salpetersäure enthaltende Ablauge umfassen. Die verdünnte Halbstoffsuspension wird mittels eines weiteren Gasabsperrmittels 20, das aus einer Förderschnecke besteht, zu Leitung 21 geführt, die an eine Pumpe für dicken Halbstoff 22 angeschlossen ist. Dann wird die Halbstoffsuspension mittels der Pumpe durch Leitung 23 zum Kopf der Regenerierungskammer 24 geleitet. Der für die zweite Reaktionsphase notwendige, gasförmige Sauerstoff wird durch Leitung 25 eingeführt. Dann wird der Halbstoff zu einer Vorrichtung 26 geleitet, in welcher er weiter verdünnt wird. Diese Vorrichtung dient als Gasabsperrmittel oder als Teil eines solchen. Die Verdünnungsflüssigkeit, die die verdünnte, aus dem Verfahren erhaltene Ablauge umfassen kann, wird durch Leitung 27 eingeführt. Der Halbstoff in Form einer Suspension mit niedriger Konzentration wird durch Leitung 28 zu einer Pumpe 29 geführt, durch welche er durch Leitung 30 z. B. zu einem oder mehreren Waschfiltern geführt wird.

Wenn sich eine große Menge Stickoxid am Boden der ersten Reaktionskammer 17 gesammelt hat, wird eine geringe, kontrollierte Menge sauerstoffhaltiges Gas eingeführt, das vom Kopf der Kammer 24 entfernt und zum Boden von Kammer 17 durch Leitung 31 eingeführt wird. Wird anstelle von Stickstoffoxid Stickoxid in Kammer 17 eingeführt, dann muß Sauerstoff durch eine weitere Leitung in die Kammer geleitet werden. Diese weitere Leitung kann an Kammer 17 in der Nähe von oder in Verbindung mit Leitung 18 angeschlossen werden. In diesem Fall kann es auch vorteilhaft sein, eine geringe Sauerstoff menge in den Boden der Kammer 17, z. B. durch Leitung 31, einzuführen.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung eines wasserhaltigen Lignocellulosematerials mit Stickstoffoxiden und Sauerstoff vor einer alkalischen Delignifizierungsstufe, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorrichtung die Kombination umfaßt aus

a) einer ersten Reaktionskammer (5, 17), die sowohl am Einlaß- als auch am Auslaßende mit Gasabsperrmitteln (1,7,16,20) versehen ist;

b) einer Regenerierungskammer (8,24) mit einem Volumen, das mindestens 2^5mal größer ist als das der ersten Reaktionskammer, wobei das Einlaßende der Regenerierungskammer mit einem Gasabsperrmittel verbunden ist, das stromaufwärts von der Regenerierungskammer an das Auslaßende der Reaktionskammer, vorzugsweise das Auslaßende der ersten Reaktionskammer, angeschlossen ist und wobei

ίο

das Auslaßende der Regenerierungskammer

mit einer Gasabsperrvorrichtung (14, 26) ver- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

sehen ist; '

c) mindestens einer Leitung (6, 18), die mit Reglern für die Zufuhr von Stickstoffoxiden versehen und an die erste Reaktionskammer (5, 17), vorzugsweise an deren Einlaßende, angeschlossen ist; und

d) mindestens einer Leitung (9, 25), die mit Reglern für die Zufuhr von Sauerstoff und/ oder einem sauerstoffhaltigen Gas versehen und an die Regenerierungskammer (8,24), vorzugsweise an deren Auslaßende, angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- !5 zeichnet, daß an das Auslaßende der ersten Reaktionskammer (5, 17) eine Leitung (11) mit Reglern für die Zufuhr von Sauerstoff und/oder einem sauerstoffhaltigen Gas in diese Kammer angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Leitung (10,31) für die Zufuhr von Sauerstoff aus der Regenerierungskammer (8, 24) erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts vom Gasabsperrmittel am Auslaßende der ersten Reaktionskammer eine Zwischenkammer vorgesehen ist, die eine Leitung zur Zufuhr von Sauerstoff und/oder einem sauerstoffhaltigen Gas und wahlweise auch eine Leitung zur Zufuhr dieses Gases in die erste Reaktionskammer und ebenfalls ein an deren Auslaßende angeordnetes Gasabsperrmittel aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasabsperrmittel (1,16) am Einlaßende der ersten Reaktionskammer eine Förderschnecke umfaßt, deren Windungen und Gehäuse so ausgebildet sind, daß sie das Lignocellulosematerial zu einem praktisch gasdichten Pfropf komprimieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (19) zum Verdünnen des Lignocellulosematerials mit einer Flüssigkeit zwischen der ersten Reaktionskammer (17) und dem am Auslaßende der Kammer angeordneten Gasabsperrmittel vorgesehen ist, wobei das Gasabsperrmittel aus einer Förderschnecke (20) und einer Pumpe (22) oder nur aus einer Pumpe für dicken Halbstoff besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßende der Regenerierungskammer mit einer Armatur (26, 27) zum Verdünnen des Lignocollulosematerials mit einer Flüssigkeit und Einrichtungen (28, 29) zur Abgabe des verdünnten Lignocellulosematerials versehen ist, wobei die Anordnung zusammen ein Gasabsperrmittel bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühleinrichtung in das Auslaßende der Regenerierungskammer einverleibt oder an dieses angeschlossen oder in das System als eine getrennte Kühlkammer stromabwärts von der Regenerierungskammer einverleibt ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge-

\ kennzeichnet, daß das Volumen der Regenerie-

rungskammer (8, 24) 5mal, vorzugsweise lOmal, größer ist als das der ersten Reaktionskammer (5,