DE3506108A1 - A process for digesting wood - Google Patents
A process for digesting woodInfo
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Abstract
Description
Ver fahren zum Aufschluß von HotzProceed to the digestion of Hotz
Der wichtigste Rohstoff für die Cellulosegewinnung ist das Holz.The most important raw material for cellulose production is wood.
Die Cellulose Ist Im Holz Bestandteil eines rafinierten Verbundstoffes, in dem die langen und festen Celluloseketten, zu Fibrilten verdrillt, als Gerüstsubstanz dienen und das hydrophobe Lignin als schützende Ummantelung wirkt. Für die industrielle Verwendung muß dieser Ver bundstoff zerstört werden. (Hohlzaufschluß) Dabei fallen die anderen Holzbestandteile, Lignin und Hemizellulosen. als Nebenprodukte an, die heute noch weitgehend ungenutzt sind. Sie bilden ein Problem der Abfallbeseitigung. Die Lignin-Inkrustierung erschwert - Ihrer natür tichen Funktion entsprechend - einen enzymatischen und chemischen Angriff auf die pflanzlIchen Potysacchar rde.Als Beispiel sei der mit tiere Gehalt einiger Holz arten an Cellulose in % der Holtztrockensubstanz aufgeführt: Holzart Cellulose Lignin Hemicellulosen Fette/Harze/Asche Fichte 41,0 27,0 30,0 2,0 Kiefer 40,0 26,0 30,0 3,0 Birke 38,5 20,0 40,0 1,5 Buche 42,0 22,0 34,0 2,0 Die Trennung des Lignin, das In Wasser und Säuren unlöslich Ist, von den Cellulosen ist daher schwierig. Neben chemischen Aufschlußprozessen, die als Endprodukte eine sehr reine, allgemein als Zellstoff bezeichnete Cellulose liefern, werden Schliffvefahren, die das Holz mechanisch defibrieren, und die Kombina t lon beider Chemieschtiffver fahren angewandt.The cellulose is part of a refined composite in wood, in which the long and firm cellulose chains, twisted into fibrils, act as a structural substance serve and the hydrophobic lignin acts as a protective coating. For industrial Use this United composite material must be destroyed. (Hollow outcrop) Falling in the process the other wood components, lignin and hemicelluloses. as by-products that are still largely unused today. They constitute a waste disposal problem. The lignin incrustation makes it difficult - according to its natural function - an enzymatic and chemical attack on the vegetable Potysacchar rde. As An example is the cellulose content of some types of wood in% of the wood dry matter listed: Type of wood Cellulose Lignin Hemicelluloses Fats / Resins / Ash Spruce 41.0 27.0 30.0 2.0 pine 40.0 26.0 30.0 3.0 birch 38.5 20.0 40.0 1.5 beech 42.0 22.0 34.0 2.0 The separation of the lignin, which is insoluble in water and acids, from the Cellulose is therefore difficult. In addition to chemical digestion processes as end products provide a very pure cellulose, commonly referred to as cellulose, are grinding processes, which mechanically defibrate the wood, and the combination of both chemical ships driving applied.
An chemischen Auf schtußver fahren sind vier Verfahren bis zur technischen Reife entwickelt: 1) Der Sulfitaufschluß oder saurer Holzaufschluß ist der wichtigste technische Prozess. Es werden Lignosulfonsäuren gebildet.There are four methods up to the technical one in terms of chemical Aufschtußver Maturity developed: 1) The sulphite digestion or acid wood digestion is the most important technical process. Lignosulfonic acids are formed.
2) Der alkalische Holzaufschluß auch Sutfataufschtuß genannt führt das Lignin in Alkalilignin über. 2) The alkaline wood digestion also called Sutfataufschtuß leads the lignin into alkali lignin.
3) Einen sehr reinen Zellstoff ergibt der Satpetersäureaufschluß der auf einem oxidativen Abbau der Inkrusten beruht. 3) The satpetic acid digestion results in a very pure cellulose which is based on an oxidative breakdown of the incrustations.
4) Der Chlor dioxidauf schluß ver täuf t unter der größtmöglichen Faserschonung. 4) The chlorine dioxide digestion drops below the maximum possible Fiber protection.
Beim Sulfitverfahren wird das entf@@ndete und zerkleinerte Holz in Druckkochern von 80 bis 400 cbm Inhalt mit Calciumbisulfitlauge, die freies Schwefeldioxid enthält, bei 2,5 bis 6 atü 7 bis 35 Stunden auf 115 bis 150 ° erhitzt. Das Lignin geht dabei in wasserlosliche Lignosulfonsäure über. Dabei wird unvermeidlich auch ein Teil der Cellulose abgebaut. Je Tonne Zellstoff werden etwa 5 Festmeter Holz und etwa 10 cbm Calciumbisultitlauge benotzgt.In the sulphite process, the wood that has been removed and chopped up is put into Pressure cookers from 80 to 400 cbm content with calcium bisulphite lye, the free sulfur dioxide contains, heated at 2.5 to 6 atmospheres for 7 to 35 hours at 115 to 150 °. The lignin turns into water-soluble lignosulfonic acid. Doing so becomes inevitable too some of the cellulose is broken down. About 5 solid cubic meters of wood are required for each ton of pulp and about 10 cbm calcium bisultite liquor required.
Die Beseitigung der Suttitlaugen ist ein wir tschattliches Problem. Teilweise werden sie verbrannt, wobei der Heizwer t der Trokkensubstanz genutzt wird, um den Dampfbedarf der Kocherei zu decken. Teilweise wird der Zuckergehalt nach Entfernen des SO2 zur Erzeugung von Alkohol verwandt. In zunehmendem Maße wird statt Calciumbusulfit Magnesiumbisulfit zum Aufschließen des Holzes eingesetzt, weit sowohl Magnesium als auch Schwefel zuruckgewonnen werden können. Außerdem entfallen die Schwier igkei ten durch das Auf treten von Gipsverkr ustungen.The elimination of the suttit liquor is a common problem. Some of them are burned, using the calorific value of the dry substance to meet the steam needs of the cookery. Partly the sugar content used to produce alcohol after removal of the SO2. Increasingly will instead of calcium busulphite, magnesium bisulphite is used to break up the wood, far both magnesium and sulfur can be recovered. Also omitted the difficulties caused by the appearance of gypsum encrustations.
Da die Zellstoffausbeute nur etwa 50%, bezogen auf das Trockengewicht des eingesetzten Holzes, beträgt, fällt für jede Tonne erzeugten Zetls tof fes etwa die gleiche Menge an herausgelöster organischer Substanz In Form verdünnter Ablauge mit etwa 10% Trockengehalt an. Die meisten europäischen Sulfitzellstoffabriken nutzen einen Teil der in der Ablauge befindlichen Stoffe, nämlich die reduzierenden Substanzen - die aus Hexosen (bei Nadelholz) bzw. Pentosen (Laubholz) bestehen -, zur Erzeugung von Alkohol bzw. Hefe.Because the pulp yield is only about 50% based on the dry weight of the wood used, for every metric ton of Zetls tof fes produced the same amount of dissolved organic matter in the form of dilute waste liquor with about 10% dry matter. Most European sulphite pulp mills use it some of the substances in the waste liquor, namely the reducing substances - which consist of hexoses (in the case of coniferous wood) or pentoses (hardwood) - for production of alcohol or yeast.
Die wirtschaftliche Verwertung der in der Ablauge enthaltenen Lignosulfosäure Ist von leher eine der brennendsten Fragen der Sulf I tzellstof findust r ie gewesen. Die Bemühungen um eine Verwertung der Ablaugen haben zu handlichen Teilerfolgen geführt. Es Ist jedoch bisher nicht möglich gewesen, die gesamte Ablauge zu markt fähigen Produkten zu verarbeiten. Die Ausnutzung des Heizwertes der Ablauge geschieht neuerdings mit Hilfe des Verfahrens der Naßverbrennung. (Ullm. Bd. 18, S.764).The economic utilization of the lignosulphonic acid contained in the waste liquor Has always been one of the most burning questions of the sulphite pulp industry. Efforts to recycle the waste liquors have been partially successful guided. However, it has not yet been possible to market all of the waste liquor capable products to process. The utilization of the calorific value of the waste liquor takes place recently with the help of the wet combustion process. (Ullm. Vol. 18, p.764).
Auf Jede t gekochten Zellstoffes entfällt etwa 1 t Ablaugentrokkensubs tanz, von der nur etwa ein Drittel bis ein Vler tel aus reduzierenden Substanzen besteht, die zu Sprit oder Hefe verarbei tet werden können. Der Rest besteht aus Lignosulfonsäure. Die Ablauge fällt in Form einer verdünnten Lösung von etwa 8 - 15 Gew. x Trockengehalt an. Für eingedickte Ablauge von z.B. 50 Gew.For every ton of cooked pulp there is about 1 ton of waste liquor dry subs dance, of which only about a third to a quarter consists of reducing substances that can be processed into fuel or yeast. The rest consists of Lignosulfonic acid. The waste liquor falls in the form of a dilute solution of about 8 - 15 wt. X dry content. For thickened waste liquor of e.g. 50 wt.
% Trockengehalt ergibt sich der einzuset zende Preis aus dem Heizwert, der etwa 2000 Kcal pro kg beträgt.% Dry content, the price to be used results from the calorific value, which is about 2000 Kcal per kg.
Bei dem Sulfatverfahren, das sich besonders für harzreiche Holzer wie Kiefer eignet, werden die Holzspäne etwa 6 Stunden, bei 7 - 8 atu und 170 bis 1750C In Kochern von 6O bis 150 cbm Inhalt mit Natronlauge aufgeschlossen, wobei das Lignin als Alkalisalz in Lösung geht. Der eingedampften Ablauge wird vor dem Verbrennen Natriumsulfat zugesetzt, das durch die organischen Substanzen zu Nat r lumsulfid reduzler t wird. Durch Zugabe von Caliumoxid wird aus der mit Wasser aufgenommenen Schmelze eine Fr ischlauge, die In den Prozess zu rückgefüh r t wer den kann, erhalten. Bei dem Verfahren fallen als Nebenprodukt je Tonne Zellstoff etwa 30 kg Tallöl an.In the sulphate process, which is particularly suitable for wooders rich in resin like pine, the wood shavings will take about 6 hours, at 7 - 8 atu and 170 to 1750C digested with caustic soda in boilers with a capacity of 6O to 150 cbm, whereby the lignin goes into solution as an alkali salt. The evaporated waste liquor is before Burning sodium sulphate added, which is converted to nat by the organic substances r lum sulfide reducer t is. By adding potassium oxide, the with water absorbed melt is a fresh liquor that is fed back into the process who can get. The process produces a by-product per ton of pulp about 30 kg of tall oil.
in geringerem Umfang wird auch der Aufschluß mit Salpetersäure besonders für die Verarbeitung von Einlahrespflanzen, z.B. Stroh, betrieben. Die beim Salpetersäureaufschluß benötigten Temper aturen liegen unter 100°C. Weiter hin sind die Kochzei ten kurz.To a lesser extent, digestion with nitric acid is also special for the processing of annual plants, e.g. straw. The one in nitric acid digestion The temperatures required are below 100 ° C. The cooking times are short further on.
Diesen Vor teilen stehen die hohen Kosten für die Salpetersäure entgegen. Die Wirtschal 1 lichkei t des Verfahrens hängt u.a. davon ab, ob bllllge (Abfall)Salpetersäure zur Verfügung steht oder ob für die salpetersäurehaltige Ablauge eine Verwendung, evtl. als Dungemlt tel, gegeben ist.These advantages are offset by the high cost of nitric acid. The economic efficiency of the process depends, among other things, on whether there is a lot of (waste) nitric acid is available or whether the nitric acid-containing waste liquor is used possibly as Dungemlt tel, is given.
Der Chlordioxidaufschluß ergibt qualitativ besten Zellstoff.The chlorine dioxide digestion results in the best quality cellulose.
Wegen der Kosten kommt er jedoch nur für Spezialzwecke Infrage.However, because of the cost, it can only be used for special purposes.
Der rohe Faserstoff hat nach der Kochung noch einen beråchtilchen Ligningehalt. Es beträgt bei chemischen Zellstoffen einige Prozente, bei Halbzellstoffen dagegen meist zu s t 10 bis 15 %. Man setzt daher den Aufschlußprozeß in einem spezifischen, selektiven Bleichprozeß weiter fort, in welchem die letzten Reste des Lignins sowie andere färbende Bestandteile entweder her ausgelöst oder aber aufgehellt wer den.The raw fibrous material still has a beråchtilchen after it has been cooked Lignin content. It is a few percent for chemical pulp and a few percent for semi-pulp on the other hand mostly at 10 to 15%. The digestion process is therefore set in a specific, selective bleaching process continues, in which the last remnants of the lignin as well other coloring constituents either triggered or lightened to whoever.
Wegen der Probleme, die das Aufbereiten der Abfallaugen mit sich bringen, und, um die extrahierten Llgnnanteile einer besseren Verwertung zugänglich zu machen, wurden vielfach Vorschläge zur Verbesserung der Aufschlußverfahren gemacht . Erwähnt seien die Behandlung der Holzschnitzel mit Mischungen von Wasser und polaren organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise primäre Alkohole (Butyl- und Amylalkohol), Glycole, Dloxan usw. Nach dem US Patent 2,218,479 eignen sich für den Holzaufschluß flüssige wässige Lösungen, die organische St ickstoffverbindungen enthalten.Because of the problems involved in preparing the garbage eyes, and, in order to make the extracted grains accessible for better utilization, Many proposals have been made to improve the digestion process. Mentioned be treating the wood chips with mixtures of water and polar organic Solvents such as primary alcohols (butyl and amyl alcohol), glycols, Dloxan etc. According to US Pat. No. 2,218,479, liquids are suitable for pulping wood aqueous solutions containing organic nitrogen compounds.
Als gut geeignet werden wässr ige Lösungen von Alkylaminen und Alkanolaminen mit einer Konzentration von 15 Gew.% und darüber genannt. Das Lignin geht dabei als Alkali Ii gna t in Lösung. Nach Behandlungszeiten von 5 bis 7 Stunden bei 160 bis 180 °C werden Celluloseprodukte mit einem relativ geringen Restgehalt an Lignin erhalten, die in einer Ohlor-Bleiche weiterverarbeitet werden den können.Aqueous solutions of alkylamines and alkanolamines are particularly suitable with a concentration of 15% by weight and above. The lignin goes with it as alkali Ii gna t in solution. After treatment times of 5 to 7 hours at 160 Cellulose products with a relatively low residual content of lignin are produced up to 180 ° C obtain, which can be further processed in an Ohlor bleach.
Nach dem Verfahren dieser Erfindung werden überraschenderweise in wesentlich kürzeren Behandlungszei ten von 3 Stunden Cel lu losen mi t einem Restiligningehalt von 1 Gew.% und darunter erhalten, wenn nicht mit einer flüssigen Lösung von organischen Stickstoffverbindungen In Wasser, sondern mit einem Gemisch aus Wasserdampf und leichtflüchtigen Aminen in gasförmigem Zustand das Holz bei Temperaturen von 100 bis 200 OC, vorzugsweise 160 bis 190 °C und Drucken von 12 bis 50 bar, vorzugsweise von 20 bis 35 bar aufgeschlossen wird.According to the method of this invention, surprisingly, in Much shorter treatment times of 3 hours of cellulose with a restilignin content of 1 wt.% and below obtained, if not with a liquid solution of organic Nitrogen compounds In water but with a mixture of water vapor and volatile amines in a gaseous state the wood at temperatures of 100 to 200 ° C., preferably 160 to 190 ° C. and pressures of 12 to 50 bar, preferably is unlocked from 20 to 35 bar.
Nach dem Verfahren dieser Erfindung führt der Holzaufschluß mit gas for mi gen Alkylaminen und Wasser dampf zu P r od u k t e n, die eine über ratschend hohe Wasser dampf f luch t igkei t besitzen. Infolgedessen enthalt das gasförmige Gemisch aus Wasserdampf und gasförmigen Alkylaminen bei den genannten Prozessdrucken die überraschend leichtflüchtigen Spaltprodukte des Lignins in hoher Konzent rat ion. Durch Entspannen des gasförmigen Gemisches auf Drucke von 1 bis 10 bar bei gleichzeitigen Abkühlen auf Tempeia turen von 80 bis 170 OC, können die gelösten Spaltprodukte ausgefällt werden.According to the method of this invention, the wood digestion is carried out with gas for with alkylamines and water vapor to produce p r od u c t s, the one overrating have high water vapor volatility. As a result, it contains the gaseous Mixture of steam and gaseous alkylamines at the process pressures mentioned the surprisingly volatile lignin decomposition products in high concentration ion. By releasing the gaseous mixture to pressures of 1 to 10 bar Simultaneous cooling to temperatures of 80 to 170 OC, the dissolved Fission products are precipitated.
Dabei en t s t eh t je nach Fällbedingungen eine hochkonzen t r i e r t e wassrige Lösung der Spaltprodukte (etwa 60 bis 80 Gew. %). Die Konstitution der leichtflüchtigen Spaltprodukte des Lignins Ist nicht bekannt. Sehr wahrscheinlich entstehen Spaltprodukte unterschiedlicher Konstitution. Nach Ausfällen der Spaltprodukte des Lignins wird das gasförmige Gemisch aus Wasser und Alkylamin e r wa r m t und i n den Ex t r a k t 0 r zu r üc kg e f üh r t. Die ausgefallene flüssige Lösung der Ligninspattprodukte wird unter Entspannung aus dem Regenerierbehälter abgezogen. Dabei verdampft das Wasser und die ext r ahler ten Ligninspallprodukte fallen in fester Form als Pulver an.Depending on the felling conditions, there is a high concentration First aqueous solution of the cleavage products (approx. 60 to 80% by weight). The constitution of the volatile decomposition products of lignin is not known. Most likely breakdown products of different constitution arise. After the breakdown of the fission products of the lignin is the gaseous mixture of water and alkylamine e r war m t and i n the ex t r a c t 0 r to r u c kg e leads. The precipitated liquid solution the lignin sparged products are drawn off from the regeneration container while releasing the pressure. The water evaporates and the extraneous lignin waste products fall into the solid form as a powder.
Bei diesem Aufschlußprozeß wird der Celluloseanteil des Holzes kaum angegriffen, so daß ein für die Weiterverarbeitung wer tvoller Zellstoff erhalten wird. Der geringe Restgehalt der Cettutosen an Lignin (weniger als 1 Gew.% sind erreichbar) kann mit Hilfe eines der bekannten Bleichverfahren entfernt werden.During this digestion process, the cellulose content of the wood is hardly lost attacked, so that a pulp worthy of further processing is obtained will. The low residual lignin content of the cettutoses (less than 1% by weight are achievable) can be removed with the help of one of the known bleaching processes.
Mit dem Lignin wird auch der größte Anteil der Hemicellulosen extrahiert. Letztere können aus dem pulverförmigen Extrakt teilweise mit Wasser her ausgelöst und in der bekannten Weise weiter verwendet wer den.Most of the hemicelluloses are extracted with the lignin. The latter can be partially released from the powdery extract with water and continue to be used in the known manner.
Das von Lignin und Hemicellulosen bef rei te Material besteht zu etwa 90 Gew.% aus α-Cellulose.The material freed from lignin and hemicelluloses is about 90% by weight from α-cellulose.
Das entstandene Extrakt aus den Spaltprodukten des Lignins kann durch Behandeln mit wässriger Natron- oder Kali-Lauge bzw. Kalziumhydroxid zerlegt und das Alkylamin teilweise zurückgewonnen werden.The resulting extract from the decomposition products of the lignin can through Treat with aqueous sodium or potash lye or calcium hydroxide decomposed and the alkylamine can be partially recovered.
Das Verfahren nach dieser Erfindung sei anhand von Fig. 1 näher er 1 äuter t Das gasförmige Gemisch aus Wasserdampf und Alkylamin im verhältnis von 3 : 2 bis 1 9, vorzugsweise 1 : 1 bis 1 6 wird dem mit Holzspänen gefüllten Extraktion am Boden zugeführt, durchstreicht denselben, wobei Lignin gelost wird. Das mit den leichttiüchtigen Spaltprodukten des Lignins beladene gasförmige Gemisch wird In den Abscheidebehälter überführt. Hier werden die gelosten Substanzen entweder durch Entspannung oder durch Abkühlen ausgefällt. Ebenso ist es auch möglich, die Spaltprodukte des Lignins aus dem Alkylamin durch Waschen mit einem organischen Lösungsmittel wie Butanol, Dimethylsulfoxid, Amylalkohol usw.The method according to this invention will be explained in more detail with reference to FIG 1 uter t The gaseous mixture of water vapor and alkylamine im The ratio of 3: 2 to 19, preferably 1: 1 to 1 6, is used with wood chips fed to the filled extraction at the bottom, strokes the same, with lignin being dissolved will. The gaseous one laden with the easily feasible fission products of lignin Mixture is transferred to the separator tank. This is where the dissolved substances are precipitated either by relaxation or by cooling. It is also possible the cleavage products of the lignin from the alkylamine by washing with an organic one Solvents such as butanol, dimethyl sulfoxide, amyl alcohol, etc.
oder Wasser auszuwaschen. Das regenerierte Lösungsmittel wird In den Extraktor zurückgeführt.or wash off water. The regenerated solvent is In the Extractor returned.
Bei der Regeneration des Alkylamins durch Entspannen oder Abkühlen fallen die extrahierten Spaltprodukte des Lignins als Lösung In e i n em Alkylamin/ Wasser gemisch an. Es enthält eine g röße r e Menge Alkylamin in gebundener Form. Beim Auflösen der ext rahierten Spaltprodukte des Lignins In Natronlauge wird Methylamin frei. Als Alkylamin nach dem Verfahren dieser Erfindung sind Methylamin, Dimethylamin, Tr Imethylamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Propylamin, Dipropylamin, Isopropylamin, Diisopropylamin, Triisopropylamin, Butylamin, Dibutylamin, Tributylamin und Ihre Gemische geeignet.During the regeneration of the alkylamine by relaxing or cooling the extracted lignin decomposition products fall as a solution in an alkylamine / Water mixture on. It contains a large amount of bound alkylamine. When the extracted cleavage products of the lignin are dissolved in sodium hydroxide solution, methylamine is formed free. As alkylamine in the process of this invention are methylamine, dimethylamine, Tr imethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, Isopropylamine, diisopropylamine, triisopropylamine, butylamine, dibutylamine, tributylamine and your mixtures are suitable.
Der Extraktionsautoklav 1 wird mit Holzspänen gefüllt. Das als Ext r aktionsmi t tel dienende gasförmige Amin/Wasser dampf Gemisch durchstreicht den Extraktion von unten nach oben. Dabei werden die leichtflüchtigen Spaltprodukte des Lignins im Gas aufgelöst. Das beladene Extraktionsmittel verläßt den Extraktor am Kopf und wird entspannt oder nach Passieren eines Wärme t auscher s abgekühlt.The extraction autoclave 1 is filled with wood chips. That as Ext A gaseous amine / water vapor mixture that serves as a r active agent passes through the Bottom-up extraction. This is where the volatile fission products are of the lignin dissolved in the gas. The loaded extractant leaves the extractor on the head and is relaxed or cooled down after passing through a heat exchanger.
Dabei fällt eine konzentrierte, flüssige Lösung der Spaltprodukte des Lignins In einem Alkylamin/Wasser Gemisch aus. Das Gemisch aus Flüssigkeit und Gas wird dem Regener ier autoklaven im unteren Teil zugeführt. Dort scheidet sich bei geeigneten Bedingungen das flüssiges Produkt ab, das dem Sumpf der Regenerierkolonne entnommen wird. Das von der flüssigen Phase befreite gasförmige Gemisch aus Alkylamin und Wasserdampf wird Im Wärmetauscher 6 auf Raumtemperatur abgekühlt und kondensiert. Das flüssige Kondensat wird mit Hilfe der Pumpe 7 in den Extraktionsautoklaven zurückgeführt.A concentrated, liquid solution of the cleavage products falls des lignin in an alkylamine / water mixture. The mixture of liquid and Gas is fed to the regenerating autoclave in the lower part. There is a divorce under suitable conditions, the liquid product from the bottom of the regeneration column is removed. The gaseous mixture of alkylamine freed from the liquid phase and water vapor is cooled to room temperature in the heat exchanger 6 and condensed. The liquid condensate is returned to the extraction autoclave with the aid of the pump 7.
Dabei passiert es den Wärmetauscher 4, In dem es auf Extraktionstemperatur erwärmt wird und in den gasförmigen Zustand übergeht.It happens through the heat exchanger 4, in which it is at extraction temperature is heated and changes into the gaseous state.
Das flüssige Kondensat aus dem Regenerierautoklaven enthält die extrahierten Spaltprodukte des Lignins und wird in einen Behälter überführt, in welchem bei etwas oberhalb Atmosphären-Druck das Alkylamin/Wasser Gemisch abgedampft wird. Zu bleibt ein pulverförmiges dunkles Produkt, das noch etwa 10 Gew.-X Alkylamin enthält. Durch eine Behandlung mit Natronlauge bei Temperaturen um 100 OC kann das Alkylamin freigesetzt und in den Prozeß zurückgeführ t werden.The liquid condensate from the regeneration autoclave contains the extracted Fission products of the lignin and is transferred to a container in which something above atmospheric pressure that Alkylamine / water mixture evaporated will. A powdery dark product remains, which still contains about 10% by weight of alkylamine contains. A treatment with caustic soda at temperatures around 100 OC can do this Alkylamine released and fed back into the process.
Das Im frischen Holz vorhandene Wasser ist ausreichend, um den Löseprozeß zu ermöglichen. Am besten wird Holz mit einem Feuchigkei t sgehal t von ca. 30 Gew.-% verwandt. Aber auch höhere und niedrigere Wassergehalte des Holzes sind tolerIerbar. Im allgemeinen wird man Wassergehalte von 5 bis 50 Gew.-% vorzugsweise von 15 bis 30 Gew.% verwenden. Jedoch muß ein bestimmter minimaler Wasserdampfpar t ialdruck Im extrahierenden Gas vorhanden sein, um eine Schädigung der Cellulose zu vermeiden.The water present in the fresh wood is sufficient for the dissolving process to enable. It is best to use wood with a moisture content of approx. 30% by weight. related. However, higher and lower water contents in the wood can also be tolerated. In general, water contents will be from 5 to 50% by weight, preferably from 15 to Use 30% by weight. However, there must be a certain minimum water vapor partial pressure Be present in the extracting gas in order to avoid damage to the cellulose.
Das nach der Behandlung der extrahierten Spaltprodukte des Lignins mit Natronlauge In der Hitze frei werdende Alkylamin wird in den Prozeß zurückgefuhr t. Die Spaltprodukte des Lignins können nach dem von Enkvist (Apptied Polymer Symposium No 28, 285 (1975)) beschriebenen Prozeß der Alkalischmelze zugeführt und verwendet werden. Som t kann nach dem Verfahren dieser Erfindung Zellstoff aus Holz gewonnen wer den, ohne daß Abwasser probleme entstehen, die durch das kostspielige Eindampfen großer Wassermengen bewältigt werden müssen. Die bei der Extraktion erhaltenen Spaltprodukte des Lignins sind frei von Schwefelverbindungen. Das hat den Vorteil, daß die bei der Zersetzung der Ligninspaltprodukte In der Schmelze entstehenden Produkte keine Schwefelverbindungen enthalten. Letztere sind als Katalysatorgif te in hohem Maße unerwünscht. Weiterhin kann auch an eine Aufbereitung des Extraktes durch Hydrokr acken gedacht werden.That after the treatment of the extracted lignin decomposition products with sodium hydroxide solution Any alkylamine released in the heat is fed back into the process t. The cleavage products of lignin can according to the Enkvist (Apptied Polymer Symposium No 28, 285 (1975)) described process of alkali melt supplied and used will. Som t can be derived from wood pulp by the method of this invention who without wastewater problems caused by the costly evaporation large amounts of water have to be coped with. The cleavage products obtained during the extraction des lignin are free from sulfur compounds. This has the advantage that the the decomposition of the lignin decomposition products None of the products formed in the melt Contain sulfur compounds. The latter are to a large extent as catalyst poisons undesirable. Furthermore, a preparation of the extract by Hydrokr acken be thought.
Das Verfahren nach dieser Erfindung sei anhand einiger Beispiele noch weiter erläutert: Beispiel 1: 300 g Fichtenholzspäne mit einem Wassergehalt von 30 Gew.% und einem Ligningehalt von 29 Gew.% wer den in einen beheizbaren Autoclaven von 1 Liter Inhalt gegeben. Nach Aufheizen auf 180 OC wird Methylamin mit einem Wassergehalt von 18 Gew.% bis zu einem Druck von 28 bar eingepreßt. Nach einer Reaktionszeit von 15 Minuten und unter Konstanthalten des Druckes im Autoclaven mit Hilfe eines Druckhaltventils weiteres Methylamin/Wasser-Gemisch am Boden zugepumpt und mit gleicher Geschwindigkeit am Kopf entnommen und in einen weiteren Autoklaven, de-r zur Regenerierung dient, abgelassen. Der Regenerierautoclav steht unter einem Druck von 10 bar. . Infolge der Druckverminderung fallen die gelösten Spaltprodukte des Lignins als flüssige Lösung in einem Methylamin/Wasser-Gemisch aus. Die an Ligninspaltprodukten hochkonzentrier te Lösung wird dem Regenerierautoclaven entnommen. Das hiervon befreite gasförmige Met hylamin-Wasser-Gemisch verläßt den Regener ierautoclaven am Kopf, wird bis ca. 6 bar auf Raumtemperatur abgekühlt und kondensiert. Das flüssige Kondensat wird mit einer Pumpe über einen Wärmetauscher, in dem es auf 180 00, der Temperatur des Extraktionsautoclaven, erwärmt und verdampft wird, in die Extraktionsstufe zurückgeführ t. Gegebenenfalls wird die Methylamin Konzentration kor r igier t.The method according to this invention is illustrated by a few examples further explained: Example 1: 300 g of spruce wood chips with a water content of 30 wt.% And a lignin content of 29 wt.% Who in a heatable autoclave of 1 liter content. After heating to 180 OC, methylamine is treated with a Injected water content of 18% by weight up to a pressure of 28 bar. After a reaction time of 15 minutes and while keeping the pressure constant in the autoclave with the aid of a Another methylamine / water mixture is pumped in at the bottom of the pressure holding valve and the same Speed at the head removed and placed in another autoclave, de-r is used for regeneration, drained. The regeneration autoclave is under one Pressure of 10 bar. . As a result of the pressure reduction, the dissolved fission products fall of the lignin as a liquid solution in a methylamine / water mixture. The ones in lignin breakdown products highly concentrated solution is taken from the regeneration autoclave. That freed from this gaseous methylamine-water mixture leaves the regenerator autoclave at the head, is cooled to approx. 6 bar to room temperature and condensed. The liquid condensate is pumped through a heat exchanger in which it is at 180 00, the temperature of the extraction autoclave, heated and evaporated, returned to the extraction stage t. If necessary, the methylamine concentration is corrected.
Nach 3 Stunden ist der Ligningehalt der Flchtenholzspäne auf einen Restligningehalt von 0,5 Gew.% abgefallen.After 3 hours, the lignin content of the wood chips is down to one Residual lignin content dropped from 0.5% by weight.
Beispiel 2: 300 g Fichtenholzspäne mit einem Wassergehalt von 42 Gew.% und einem Ligningehalt von ca. 29 Gew.% werden in einen beheizbaren Autoclaven von 1 Liter Inhalt gegeben. Nach Aufheizen auf 180 OC wird Dimethylamin mit einem Wassergehalt von 20 Gew.% bis zu einem Druck von 45 bar eingepumpt. Nach einer Reaktionszeit von einer halben Stunde wird unter Konstanthal ten des Druckes im Autoclaven mit Hilfe eines Druckhalteventils weiteres Dimethylamin/Wasser-Gemisch am Boden zugepumpt und mit gleicher Geschwindigkei t am Kopf entnommen und in einen weiteren Autoclaven, der zur Regenerierung dient, abgelassen. Der Regener ierautoclav steht unter einem Druck von 9 bar. Infolge der Druckverminderung fallen die gelösten Spaltprodukte des Lignins als flüssige Lösung In einem Met hylamin/Wasser -Gemisch aus. Die an Lign i nspal t produkten stark aufkonzent rier te Lösung kann dem Regener erautoklaven entnommen wer den. Das hier von befreite gasförmige Dimet hylamin-Wasser-Gemisch verläßt den Regenerierautoclaven am Kopf, wird bei ca. 5 bar auf Raumtemperatur abgekühlt und kondensier t. Das flüssige Kondensat wird mit einer Pumpe über einen Wärmetauscher, In dem es auf 180 OC, der Temperatur des Extrakt ionsautoclaven, erwärmt und verdampft wird, In den Extraktionsautoclaven zurückgeführt. Gegebenenfalls wird die Dimethylaminkonzentration korrigiert.Example 2: 300 g of spruce wood chips with a water content of 42% by weight and a lignin content of approx. 29% by weight are in a heatable autoclave of 1 liter content given. After heating to 180 ° C. it becomes dimethylamine with a water content of 20% by weight pumped in up to a pressure of 45 bar. After a reaction time of half an hour is under Konstanthal th the pressure in the autoclave with With the help of a pressure control valve, more dimethylamine / water mixture is pumped in at the bottom and removed from the head at the same speed and placed in another autoclave, which is used for regeneration, drained. The regenerating autoclave is under one Pressure of 9 bar. As a result of the pressure reduction, the dissolved fission products fall of lignin as a liquid solution in a methylamine / water mixture. The on Ligninspal t products highly concentrated solution can be autoclave in the regenerator who are taken. The gaseous dimethylamine-water mixture freed from here leaves the regeneration autoclave at the head, is at about 5 bar to room temperature cooled and condensed. The liquid condensate is pumped through a Heat exchanger in which it is set to 180 OC, the temperature of the extraction autoclave, is heated and evaporated, returned to the extraction autoclave. Possibly the dimethylamine concentration is corrected.
Nach 4 Stunden Extraktionszeit ist der Ligningehalt der Fichtenholzspäne auf einen Restligningehalt von 4,5 Gew.% abgefallen.After 4 hours of extraction the lignin content of the spruce wood chips is dropped to a residual lignin content of 4.5% by weight.
Beispiel 3: 300 g Fichtenholzspäne mit einem Wassergehalt von 30 Gew.% und einem Resttigningehatt von ca. 29 Gew.% werden in einen beheizbaren Autoclaven von 1 Liter Inhalt gegeben. Nach Aufheizen auf 180 OC, der Extraktionstemperatur wird Diethylamin mit einem Wassergehalt von 40 Gew.% bis zu einem Druck von 23 bar zugepumpt. Nach einer Reaktionszeit von einer halben Stunde wird unter Konstanthalten des Druckes Im Autoclaven mit Hilfe eines Druckhalteventeils weiteres Methylamin/Wasser-Gemisch am Boden zugepumpt und mit gleicher Geschwindigkeit am Kopf entnommen und in einen weiteren Autoclaven, der zur Regenerierung des Lösungsmi t tels dient, abgelassen. Der Regenerierautoklav steht unter einem Druck von 9 bar. I nfolge der Druckverminderung fallen die gelösten Spaltprodukte des Lignins als flüssige Lösung in einem Methylamin/Wasser-Gemisch aus. Die an Ligninspaltprodukten hochkonzentrier te Lösung wird dem Regenerierauoclaven entnommen. Das hiervon befreite gasförmige Met hylam n-Wasser-Gemisch ver läßt den Regener ier autoklaven am Kopf, wird bei ca. 6 bar auf Raumtemper atur abgekühlt und kondensiert. Das flüssige Kondensat wird mit einer Pumpe über einen Wärmetauscher, in dem es auf 180 oG, der Temperatur des Extrakt ionsautoclaven, erwärmt und verdampft wird, in die Extrakt ionsslute zurückgeführt. Gegebenenfalls wird die Methytaminkonzent rat ion korrigiert.Example 3: 300 g of spruce wood chips with a water content of 30% by weight and a residual tignin content of approx. 29% by weight are placed in a heatable autoclave of 1 liter content. After heating to 180 OC, the extraction temperature becomes diethylamine with a water content of 40% by weight up to a pressure of 23 bar pumped in. After a reaction time of half an hour, the mixture is kept constant of the pressure In the autoclave with the help of a pressure control valve an additional methylamine / water mixture pumped in at the bottom and removed at the same speed at the head and into one another autoclave, which is used to regenerate the solvent, drained. The regeneration autoclave is under a pressure of 9 bar. As a result of the pressure reduction the dissolved lignin decomposition products fall as a liquid solution in a methylamine / water mixture the end. The solution, which is highly concentrated in lignin decomposition products, is used in the regeneration clave taken. The gaseous methylam n-water mixture freed from it leaves the ver Regenerate autoclaves on the head, cool down to room temperature at approx. 6 bar and condensed. The liquid condensate is pumped through a heat exchanger, in which it is heated to 180 oG, the temperature of the extraction autoclave, and evaporates is returned to the extraction line. If necessary, the methytamine concentration rat ion corrected.
Nach 3 Stunden ist der Ligningehalt der Fichtenholzspäne auf einen Restligningehalt von 5,1 Gew.% abgefallen.After 3 hours, the lignin content of the spruce wood chips is down to one Residual lignin content dropped from 5.1% by weight.
Beispiel 4: 300 g Fichtenholzspäne mit einem Wassergehalt von 42 Gew.% und einem Ligningehalt von ca. 29 Gew.% werden in einen beheizbaren Autoclaven von 1 Liter Inhalt gegeben. Nach Aufheizen auf 180 °C wird Mehtylamin mit einem Wassergehalt von 46 Gew.% bis zu einem Druck von 21 bar eingepreßt. Nach einer Reaktionszeit von einer halben Stunde wird unter Konstanthalten des Druckes im Autoclaven mit Hilfe eines Druckhalteventils weiteres Met hylamin/Wasser-Gemisch am Boden zugepumpt und mit gleicher Geschwindigkeit am Kopf entnommen und In einen weiteren Autoclaven, der zur Regener ierung dient, abgelassen. Der Regener ler au toclav steht unter einem Druck von 10 bar. Infolge der Druckverminderung fallen die gelösten Spaltprodukte des Lignins als flüssige Lösung in einem Methylamin/Wasser-Gemisch aus. Die an Ligninspaltprodukten hochkonzentrierte Lösung wird dem Regener ierautoctaven entnommen. Das hiervon befreite gasförmige Methylamin-Wasser-Gemisch verläßt den Regener ierautoclaven am Kopf, wird bei ca. 6 bar auf Raumtemperatur abgekühlt und kondensiert. Das flüssige Kondensat wird mit einer Pumpe über einen Wärmetauscher, in dem es auf 180 OC, der Temperatur des Extrakt ionsautoclaven, erwärmt und verdampft wird, in die Extrakt ionsstufe zurückgeführ t. Gegebenenfalls wird die Methylaminkonzentration korrigiert.Example 4: 300 g of spruce wood chips with a water content of 42% by weight and a lignin content of approx. 29% by weight are in a heatable autoclave of 1 liter content given. After heating to 180 ° C it becomes methylamine with a water content of 46% by weight up to a pressure of 21 bar. After a reaction time of half an hour is carried out in the autoclave while keeping the pressure constant With the help of a pressure control valve, further methylamine / water mixture is pumped in at the bottom and removed at the same speed at the head and into another autoclave, which is used for regeneration, drained. The Regener ler au toclav is under a pressure of 10 bar. As a result of the pressure reduction, the dissolved fission products fall of the lignin as a liquid solution in a methylamine / water mixture. The ones in lignin breakdown products highly concentrated Solution is withdrawn from the regenerating autoclave. The gaseous methylamine-water mixture freed from this leaves the regenerator autoclave at the top, is cooled to room temperature at about 6 bar and condensed. The liquid one Condensate is pumped through a heat exchanger in which it is heated to 180 OC Temperature of the extraction autoclave, heated and evaporated, into the extract ion stage returned. If necessary, the methylamine concentration is corrected.
Nach 3 Stunden ist der Ligningehalt der Fichtenholzspäne auf einen Restligningehalt von 5,8 Gew.% abgefallen. Dieser Restligningehalt ist ausreichend klein, um den erhaltenen Zellstoff in einem der bekannten Blelchprozesse wei terzubehandeln.After 3 hours, the lignin content of the spruce wood chips is down to one Residual lignin content dropped from 5.8% by weight. This residual lignin content is sufficient small in order to further treat the pulp obtained in one of the known Blelch processes.
Beispiel 5: 300 g Fichtenholzspäne mit einem Wassergehalt von 42 Gew.% und einem Ligningehalt von ca. 29 Gew.% werden in einen beheizbaren Autoclaven von 1 Liter Inhalt gegeben. Nach Aufheizen auf 180 OC wird Methylamin mit einem Wassergehalt von 50 Gew.% bis zu einem Druck von 20 bar zugepumpt. Nach einer Reaktionszeit von 15 Minuten wird unter Konstanthalten des Druckes im Autoclaven mit Hilfe eines Druckhalteventils weiteres Methylamin /Wasser-Gemisch am Boden zugepumpt und mit gleicher Geschwindigkeit am Kopf entnommen und in einen weiteren Autoclaven, der zur Regenerierung dient abgelassen. Der Regener ier au toclav steht unter einem Druck von 10 bar. Infolge der Druckverminderung fallen die gelösten Spaltprodukte des Lignins als flüssige Lösung in einem Met hylamin/Wasser-Gemisch aus. Die an Ligninspaltprodukten hochkonzentrier te Lösung wird dem Regener ierautoclaven entnommen. Das hiervon befreite gasförmige Methylamin-Wasser-Gemisch verläßt den Regenerierautoclaven am Kopf, wird bis ca. 6 bar auf Raumtemperatur abgekühlt und kondensiert. Das flüssige Kondensat wird mit einer Pumpe über einen Wärmetauscher, In dem es auf 180 OC, der Temperatur des Extrakt ionsau toclaven, erwärmt und verdampft wird, In die Extraktionsstufe zurückgeführt. Gegebenenfalls wird die MethylamInkonzent rat ion korrigiert.Example 5: 300 g of spruce wood chips with a water content of 42% by weight and a lignin content of approx. 29% by weight are in a heatable autoclave of 1 liter content given. After heating to 180 ° C. it becomes methylamine with a water content of 50% by weight pumped in up to a pressure of 20 bar. After a reaction time of 15 minutes are kept constant in the autoclave with the help of a pressure control valve another methylamine / water mixture is pumped in at the bottom and at the same speed removed at the head and into another autoclave, which is used for regeneration drained. The regenerator au toclav is under a pressure of 10 bar. As a result When the pressure is reduced, the dissolved lignin decomposition products fall as liquid Solution in a methylamine / water mixture. The highly concentrated in lignin decomposition products The solution is removed from the regeneration autoclave. The gaseous form freed from it The methylamine-water mixture leaves the regeneration autoclave at the top and is used up to approx. 6 bar cooled to room temperature and condensed. The liquid condensate will with a pump over a heat exchanger, in which it is set to 180 OC, the temperature of the Extraction au toclave, heated and evaporated, returned to the extraction stage. If necessary, the methylamine concentration is corrected.
Nach 3 Stunden ist der Ligningehalt der Fichtenholzspäne auf einen Restligningehatt von 5,8 Gew.% abgefallen.After 3 hours, the lignin content of the spruce wood chips is down to one Residual lignin has fallen by 5.8% by weight.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853506108 DE3506108A1 (en) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | A process for digesting wood |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19853506108 DE3506108A1 (en) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | A process for digesting wood |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3506108A1 true DE3506108A1 (en) | 1986-08-28 |
Family
ID=6263202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19853506108 Withdrawn DE3506108A1 (en) | 1985-02-22 | 1985-02-22 | A process for digesting wood |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE3506108A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010080434A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Organic solvent pretreatment of biomass to enhance enzymatic saccharification |
-
1985
- 1985-02-22 DE DE19853506108 patent/DE3506108A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010080434A1 (en) * | 2008-12-19 | 2010-07-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Organic solvent pretreatment of biomass to enhance enzymatic saccharification |
| US8241880B2 (en) | 2008-12-19 | 2012-08-14 | E I Du Pont De Nemours And Company | Organic solvent pretreatment of biomass to enhance enzymatic saccharification |
| US8389253B2 (en) | 2008-12-19 | 2013-03-05 | E I Du Pont De Nemours And Company | Organic solvent pretreatment of biomass to enhance enzymatic saccharification |
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