DE3545386A1 - Verfahren zur herstellung von cellulose-halbstoff - Google Patents
Verfahren zur herstellung von cellulose-halbstoffInfo
- Publication number
- DE3545386A1 DE3545386A1 DE19853545386 DE3545386A DE3545386A1 DE 3545386 A1 DE3545386 A1 DE 3545386A1 DE 19853545386 DE19853545386 DE 19853545386 DE 3545386 A DE3545386 A DE 3545386A DE 3545386 A1 DE3545386 A1 DE 3545386A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cooking
- cooking liquor
- liquor
- substances
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
- B01D61/145—Ultrafiltration
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
- D21C11/0042—Fractionating or concentration of spent liquors by special methods
Description
patent«nwälte_ ■ -,; ·
dr. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR P. WEINHOLD · dr P. BARZ · München
DiPL.-iNG. G. DANNENBERG · dr. D. GUDEL ■ dipl.-ing. S. SCHUBERT · Frankfurt
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
SIEGFRIEDSTRASSE 8 8000 MÜNCHEN 40
TELEFON: (0 89) 33 SO TELEGRAMME: WIRPATENTE TELEX: S 215 679 PAT D
FACSIMILE: (O 89) 39 23
DE
Mo och Domsjö Aktiebolag
S-891 91 Örnsköldsvik
Schweden
S-891 91 Örnsköldsvik
Schweden
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON CELLULOSE-HALBSTOPP
Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Herstellung von Cellulose-Halbstoff aus Lignocellulosematerial, bei dem
das Lignin durch chemische Verfahren, insbesondere dem Laugenkochen, mehr oder weniger entfernt wird. Beispiele
solcher Halbstoffe sind Sulfit-, Sulfat-, Polysulfid- und Natron-Zellstoff sowie Halbstoffe, bei denen das chemische
Kochen einen Teil des Herstellungsverfahrens darstellt, wie ,Q beispielsweise bei der Herstellung von chemischem Holzstoff
und Halbzellstoff.
Bei den verschiedenen bekannten chemischen Kochverfahren wird Lignocellulose-Material, beispielsweise Holz in Form
, c von Hackspänen in einem Ausmaß delignifiziert, das teilweise von dem angewandten Verfahren und der eingesetzten Holzart
und teilweise von der beabsichtigten Verwendung des sich ergebenden Halbstoffs abhängt.
Das Sulfat-Verfahren wird diskontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt. Bei der Herstellung von auf Laubholz
basierendem Halbstoff ist der Grad der Delignifizierung beim diskontinuierlichen Kochen üblicherweise derart, daß der
Halbstoff nach dem Kochen eine Kappa-Zahl von ungefähr 20 hat. Eine entsprechende Kappa-Zahl bei Verwendung von Nadelholz
liegt üblicherweise bei ungefähr 30 bis 35. Diese Verhältnisse liegen bei der diskontinuierlichen Herstellung
von Papierfaserstoff vor. Bei Herstellung des Papierfaserstoffs
mittels des kontinuierlichen Verfahrens ist eine
„Q Kappa-Zahl von ungefähr 30 vor dem Kochen üblich. Zur Herstellung
von Halbstoff, der für Abdeckpapier verwendet wird, kann das Holz mehr oder weniger delignifiziert werden, beispielsweise
bis zu einer Kappa-Zahl im Bereich von 65 bis 100. Beim Sulfat-Verfahren wird allein Natrium als Base
g5 für die Kochlauge eingesetzt.
Auch das Sulfit-Verfahren kann entweder kontinuierlich oder
diskontinuierlich durchgeführt werden, üblicherweise wird
diskontinuierlich gearbeitet. Im Unterschied zum Sulfat-Verfahren kann das Sulfit-Verfahren nicht nur einstufig,
sondern auch zwei- oder dreistufig durchgeführt werden. Für die Herstellung von hochgereinigten Halbstoffen, wie
beispielsweise Chemiezellstoff, wird das einstufige Kochen angewandt, während für die Herstellung von Papierfaserstoff
zweistufiges Kochen bevorzugt wird. Beim Sulfit-Kochen hängt der Grad der Delignifizierung teilweise von der in
!Ο der Kochlauge anwesenden Base ab. Beim Sulfit-Kochen wird
als Base Natrium, Magnesium, Ammonium oder Calcium eingesetzt. Bei Kochverfahren, die Kochlauge auf Natriumbasis
verwenden, wird das Holz bis zu einer Kappa-Zahl von beispielsweise
6 bis 10 herab gekocht. Bei Kochverfahren auf
-^g Magnesiumbasis liegt der Lignin-Gehalt üblicherweise höher,
beispielsweise bei einer Kappa-Zahl von 15 nach dem Kochen.
Bei den verschiedenen bekannten Kochverfahren ist ein optimaler Grad der Delignifizierung gefunden worden,
d.h. ein gegebener Lignin-Gehalt in gekochtem Halbstoff. Für alle Grade des Kochens wird ein hohes Maß an Selektivität
angestrebt, d.h. eine hohe Viskosität und/oder hohe Ausbeute bei einem gegebenen Lignin-Gehalt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung von Cellulose-Halbstoff unter Erzielung
akzeptabler Qualitätseigenschaften zu schaffen, bei dem während des Kochens soviel Lignin als möglich entfernt wird
und bei dem der Einsatz schädlicher Bleichchemikalien, bei-
go spielsweise solcher, die Chlor enthalten, herabgesetzt ist.
Ein diese Aufgabe lösendes Verfahren ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
gg Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
von Cellulose-Halbstoff, bei dem Lignocellulosematerial mit Kochlauge gemischt und mit dieser bei erhöhter Tempe-
ratur und erhöhtem Druck umgesetzt (gekocht) wird, und bei
dem die Kochlauge von dem Lignocellulose-Material abgetrennt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die
abgetrennte Kochlauge oder ein Teil derselben vom Hauptanteil der darin enthaltenen Substanzen mit einem Molekulargewicht
über I5OO mittels Ultrafiltration befreit wird und
daß die gesamte derart behandelte Kochlauge oder ein Teil derselben dem Lignocellulose-Material wieder zugeführt wird.
Insbesondere hat es sich als nützlich erwiesen, die Kochlauge vom Hauptanteil solcher Substanzen zu befreien, die
ein Molekulargewicht über 2000 aufweisen. Obwohl es möglich ist, mit der Abtrennung der hochmolekularen Substanzen aus
der Kochlauge zu Beginn des Kochprozesses zu beginnen, hat
IQ es sich als vorteilhaft erwiesen, die Abtrennung nach dem
Abklingen der anfänglichen Reaktionen während des Kochens (Anfangsphase) und bei Beginn der Bulk-Delignifizierungsphase
einzuleiten.
Vorteilhafterweise läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Delignifizierung des Holzes ohne Beeinträchtigung
der Selektivität in größerem Ausmaß als bisher vornehmen. Ebenso wird eine leichte Verbesserung in der Kochausbeute
erhalten. Von weiterem Vorteil ist es, daß die eingesetzten Chemikalien für das Kochen besser als beim Stand der Technik
verwertbar sind, was letztendlich zu einer Verminderung der zum Erhalt eines bestimmten Lignin-Gehalts des Halbstoffs
notwendigen Chemikalien für das Kochen führt.
Im folgenden ist die Erfindung anhand einer Zeichnung näher
erläutert, in der zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim diskontinuierlichen Kochen und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung
-ζ- ' "■
für die Durchführung des erfindungsgeraäßen Verfahrens
beim kontinuierlichen Kochen.
Die Figuren 1 und 2 beziehen sich dabei auf Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im großtechnischen
Maßstab, während die sich daran anschließenden Arbeitsbeispiele im Labormaßstab zur Simulierung des großtechnischen
Verfahrens durchgeführt wurden.
Fig. 1 zeigt einen diskontinuierlich arbeitenden Sulfit-Kocher 1. über einen Einfüllstutzen 2 des Kochers 1 sind
beispielsweise Holzspäne in einer vorherbestimmten Menge in den Kocher 1 einfüllbar, über eine Leitung 3 kann der
Kocher mit frischer Kochlauge beladen werden. Die Kochlauge wird über eine Leitung 4, eine Pumpe 5 und eine Leitung 6
zu einer Abtrennvorrichtung 7, in der eine Membran vorgesehen ist, geleitet, und über eine Leitung 8 einem Wärmeaustauscher
9 zugeführt. Im Wärmeaustauscher 9 wird die Kochlauge auf die Kochtemperatur erhitzt, die bis zum Ende des
Kochprozesses aufrechterhalten wird. Die dafür notwendige Energieversorgung wird in Form von unter Druck stehendem,
über die Leitung 10 einströmendem Dampf gewährleistet, wobei kondensiertes Wasser über eine Leitung 11 abgeführt wird.
Nach Passieren des Wärmeaustauschers 9 wird die Kochlauge über eine Leitung 12 zu einer Verzweigungsstelle geführt,
an der die Kochlauge in zwei Ströme aufgeteilt wird. Ein Teil der Kochlauge strömt über eine Leitung 13 zum Boden
14 des Kochers 1, während der andere Teil der Kochlauge über
die Leitung 15 zum oberen Ende des Kochers 1 strömt. Im Kocher 1 werden Kochlauge und Holzspäne zusammengeführt und
der Kochprozeß wird eingeleitet. Der Kochprozeß wird in eine Anfangsphase, eine Bulk-Delignifizierungsphase und eine
End-Delignifizierungsphase unterteilt. Das Kochen ist
üblicherweise vor dem Beginn der End-Delignifizierungsphase beendet. Während der Anfangsphase dringt die Kochlauge in
die Späne ein und wird nachfolgend durch das in den Spänen enthaltene Wasser verdünnt. In der Anfangsphase des Kochens
»•ο-Ι
werden praktisch kein Lignin, sondern hauptsächlich andere Komponenten aus dem Holz freigesetzt. Wenn der Kochprozeß
eine solch hohe Temperatur erreicht, daß die Anfangsphase abklingt, tritt in der sogenannten Bulk-Delignifizierungsphase
die tatsächliche Delignifizierung der Späne ein. Während des gesamten Kochvorgangs bleibt die Zirkulation der
Kochlauge aufrechterhalten. Beim Durchleiten der Kochlauge durch die Abtrennvorrichtung 7 lassen sich vom Holz freigesetzte
Bestandteile und/oder Zersetzungsprodukte davon vor dem Weitertransport der Kochlauge von dieser abtrennen.
Vorteilhafterweise werden aus der Kochlauge solche Bestandteile
und/oder Zersetzungsprodukte davon entfernt, welche ein Molekulargewicht über 1500 aufweisen. Besondere Vorteile
werden erzielt, Ablauge das Material entfernt wird, das ein Molekulargewicht über 2000 aufweist.
Dieses Material läßt sich von der Kochlauge mittels Ultra- ■
filtration und umgekehrter Osmose abtrennen. In beiden Fällen wird die Kochlauge durch eine Membran durchgeleitet.
Diese Membranen werden üblicherweise.in vier verschiedene
Typen entsprechend ihrer Struktur eingeteilt, nämlich homogene, asymmetrische, Verbund- und dynamische Membranen.
Solche Membranen können auf verschiedene Weise angeordnet werden und bilden dabei Module. Beispiele unterschiedlicher
Membran-Modul-Typen sind Rohr-Module, Platten-Module, Spiral-Module sowie Hohlfaser-Module. Vorzugsweise finden
bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Rohr-Module und Platten-Module Verwendung in die Abtrennvorrichtung
7 kann beispielsweise ein Rohr-Modul mit einer Vielzahl
von in Reihe oder parallel geschaltenen Röhren eingebaut sein. Der Durchmesser solch eines Rohr-Moduls beträgt
beispielsweise 10 bis 25 mm und dessen Länge 2 bis 3 Meter. Ferner kann in die Abtrennvorrichtung 7 ein Platten-Modul
aufgenommen sein, das eine Vielzahl aufeinanderfolgender Platten aufweist. Bei Verwendung eines Rohr-Moduls wird
die Kochlauge über eine Leitung 6 in das Innere der Röhren
t ': : ■··■■
eingeleitet. Die Röhren sind in einem Gehäuse vorgesehen und der Hauptteil der Kochlauge wird mittels durch eine
Pumpe 5 erzeugten Druckes durch die Membran-Röhren gedrückt und der durchtretende Teil der Flüssigkeit, das Permeat,
wird im Gehäuse gesammelt. Dieser Teil der Lauge wird über eine Leitung 8 dem Wärmeaustauscher 9 zum Aufheizen zugeführt.
Der Teil der Kochlauge der nicht durch die Membranröhren durchgetreten ist, wird aus der Abtrennvorrichtung
7 über eine Leitung 16 abgezogen und stellt das Konzentrat
IQ dar. Die in dem Modul eingesetzte Membranart bestimmt,
welche Substanzen in der Kochlauge verbleiben und welche daraus abgetrennt werden. Verschiedene Membranen sind
durchlässig für Substanzen mit Molekulargewichten unterhalb bestimmter Werte. Das Molekulargewicht der Substanz ist
!5 nicht allein entscheidend, da die Struktur der Moleküle
ebenfalls von Bedeutung ist. Wenn zwei Substanzen dasselbe Molekulargewicht aufweisen und die eine der Substanzen eine
gerade Struktur und die andere eine verzweigte Struktur (beispielsweise sphärisch) aufweist, ist es möglich, daß
die eine verzweigte Struktur aufweisende Substanz durch die Membran hindurchtritt und Bestandteil des Permeats wird,
während die andere Substanz im Konzentrat verbleibt. Solche Membranen werden im Hinblick auf ihre Fähigkeit der Unterscheidung
zwischen Substanzen, die unterhalb oder überhalb eines gegebenen Molekulargewichtswertes fallen, kategorisiert.
Die Kategorisierung erfolgt dabei mit Hilfe eines sogenannten Cut-Off-Wertes.
Das Konzentrat, insbesondere der Teil der Kochlauge, der nicht durch die Membran hindurchtritt sondern über die Leitung
16 abgezogen wird, enthält vorwiegend Ligninbestandteile und/oder deren Zersetzungsprodukte. Das Konzentrat
läßt sich für verschiedene Zwecke weiterverwenden. Beispielsweise läßt sich das Konzentrat unter Schaffung einer
weiteren Energiequelle zur Verbrennung in der Soda-Rückgewinnungsanlage verwenden, da das Konzentrat einen hohen
Anteil organischer Substanzen und einen niedrigen Anteil anorganischer Substanzen enthält. Alternativ hierzu läßt
sich das Konzentrat sammeln und weiterbehandeln für die Herstellung von anderen Produkten als Cellulose. Beispielsweise
eignet sich das Konzentrat als Additiv bei der Herstellung für Beton, Kleister usw. In solchen Fällen wird
das Konzentrat geeigneterweise der Verdampfung und dem Sprühtrocknungsverfahren unterworfen.
Da in erster Linie Ligninbestandteile und/oder deren Zersetzungsprodukte
Molekulargewichte über 1500 aufweisen und das Holz während der Anfangsphase nicht in größerem Maße
delignifiziert wird, wird die Filtration der Kochlauge durch die Membranen vorzugsweise erst mit dem Abklingen der
Reaktionen die während der Anfangsphase stattfinden, eingeleitet. Dies läßt sich erreichen durch Einfügen einer hier
nicht gezeigten Verzweigungsleitung zwischen den Leitungen 6 und 8. Diese Leitungen können mit Ventilen versehen sein,
mittels denen der günstigste Augenblick für den Beginn der Abtrennung von Substanzen mit hohem Molekulargewicht aus
der Kochlauge genau und vollständig steuerbar ist und die lediglich einen Teil der zirkulierenden Kochlauge zur
Abtrennvorrichtung 7 durchlassen.
Obwohl es aus chemischen Gesichtspunkten gerechtfertigt ist, mit der Abtrennung der Substanzen mit hohem Molekulargewicht
von der Kochlauge nicht vor einer bestimmten Kochzeit zu beginnen, kann es aus praktischen Gesichtspunkten zweckmäßig
sein, den aus dem Kocher abgeleiteten Kochlaugestrom von Beginn des Kochens an der Abtrennvorrichtung 7 zuzuführen.
Fig. 1 zeigt die Abtrennvorrichtung 7 in Verbindung mit dem Zirkulationskreislauf eines Kochers 1. Es ist jedoch auch
möglich ein und dieselbe Abtrennvorrichtung mit mehreren Kochern zu verbinden. Ebenso läßt sich ein Teil der behan-
40 ■".
-Χι delten Lauge, die durch die Leitung 8 fließt, abnehmen und
einem anderen Kocher für kürzere oder längere Zeit zuführen.
Mittels den Ventilen und der Absperrleitung läßt sich die Abtrennvorrichtung 7 zu ausgewählten Zeitpunkten während
des Kochens abkoppeln, üblicherweise ist es jedoch wünschenswert, die Abtrennvorrichtung 7 bis zur Beendigung
des Kochvorgangs zugeschaltet zu lassen. Hinsichtlich der Verbesserung der Qualität des Halbstoffs gewinnt die
Abtrennung der Substanzen mit hohem Molekulargewicht zunehmend an Bedeutung. Die vorgesehene Möglichkeit der
Abkoppelung der Abtrennvorrichtung 7 ist insofern von Bedeutung, als die Membranen in regelmäßigen Abständen mit
einer anderen Flüssigkeit als der Kochlauge gewaschen werden müssen (möglicherweise täglich).
Beim diskontinuierlichen Sulfat-Kochen, beispielsweise bei
der Herstellung von Birken-Sulfatzellstoff, enthält die frische Kochlauge üblicherweise eine Mischung aus Koch-Ablauge
und Weißlauge. Die Ablauge kann vor Herstellung der frischen Kochlauge durch die Abtrennvorrichtung 7 geleitet
werden. Bei der Herstellung von Sulfat-Kochlauge und
auch für andere Kochlaugen läßt sich als Verdünnungsflüssigkeit auch Abwasser verwenden, das beispielsweise aus dem
Sortier- und Bleichraum stammt und durch die Abtrennvorrichtung 7 geleitet wird.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens beim kontinuierlichen Sulfat-Kochverfahren. Das Holz wird in Form von Hackspänen über
eine Leitung 17 und die Weißlauge über eine Leitung 18 zugeführt. Die Hackspäne und die Kochlauge werden gemischt,
wobei die Anfangsreaktionen in einem Kessel 19 für die Vorimprägnierung ablaufen. Anschließend wird die Mischung
vom Boden des Kessels 19 über einen Ablaß 20 abgezogen und über eine Leitung 21 dem oberen Teil 22 des Kochers züge-
führt. Dieser Materialtransport erfolgt in Gegenwart der Kochlauge, die vom oberen Teil 22 des Kochers mitgenommen
und zum Ablaß 20 zurückgeführt wird (diese Rückführung ist
in der Figur nicht gezeigt), über eine Leitung 23 wird dem
Kocher am oberen Ende Dampf zugeführt. Unter anhaltendem Kochen erreicht der Materialstrom die Zone 24. Am Umfang
des Kochers befindet sich eine Sortiereinrichtung 25, mit der eine gegebene Menge der Kochlauge abziehbar und über
eine Leitung 26 entfernbar ist. Die Leitung 26 ist mit einer Abtrenneinrichtung 27 zur Abtrennung der Substanzen
mit hohem Molekulargewicht aus der Kochlauge verbunden. Das Permeat, d.h. die von den Substanzen mit hohem
Molekulargewicht befreite Kochlauge, ist über eine Leitung 28 einem Wärmeaustauscher 29 zuführbar. Die zur Steigerung
der Temperatur der Kochlauge erforderliche Energie wird in Form von Dampf über eine Leitung 30 zugeführt und das
Kondensat über eine Leitung 31 entfernt.
Das Konzentrat, bestehend aus den aus der Kochlauge extrahierten
Substanzen mit hohem Molekulargewicht, ist über eine Leitung 32 beispielsweise mit einer Verdampfungsanlage und
einer Soda-Rückgewinnungsanlage für die Verbrennung gekoppelt. Nach Erhöhung der Temperatur wird die Kochlauge über
eine Leitung 33 wieder zu dem Kocher zurückgeführt. Diese Leitung 33 ragt in dem Kocher nach unten bis auf Höhe der
Sortiereinrichtung 25. Das Kochen der Hackspäne dauert so lange an, bis diese mit Waschlauge an der Stelle der
Sortiereinrichtung 34 in Kontakt treten. An dieser Stelle
wird die Koch-Ablauge abgezogen und über eine Leitung 35
zum Verdampfen und für die Verbrennung abtransportiert.
Die Hackspäne werden nach unten in die Waschzone 36 transportiert.
Auch dieser Zone wird Hitze zugeführt, durch Entnahme von Lauge an der Sortiereinrichtung 44, Fördern der
Lauge über eine Leitung 37 zu einem Wärmeaustauscher 38 und
deren Rückführung zum Kocher über eine Leitung 39- über
die Leitung 40 wird Energie in Form von Dampf zugeführt und
-■μ--
das gebildete Kondensat wird über eine Leitung 41 entfernt. Nicht gezeigt ist in der Figur, daß die Leitung 39 bis zur
Mitte des Inneren des Kochers reicht und dann abwärts zu dessen Boden geführt ist. über Leitungen 42 und 43 sind
die Verdünnungs- und Waschflüssigkeit dem Boden des Kochers zuführbar. Die gekochten Hackspäne lassen sich über eine
Austrageinrichtung 45 und eine Leitung 46 abtransportieren und werden nach Druckreduktion zur Bildung von Cellulose-Halbstoff
zerfasert.
Vorzugsweise ist neben der Abtrennvorrichtung 27 eine Abzweigleitung
vorgesehen, die die Abtrennvorrichtung 27 umgeht, d.h. eine Leitung ist von der Leitung 26 zu der
Leitung 28 gezogen. Diese Leitungen sind mit Ventilen ausgestattet, mittels derer die Abtrennvorrichtung 27
vollständig abgeschaltet werden kann (beispielsweise für Reinigungszwecke) oder die es ermöglichen, nur einen Teil
des abgetrennten Kochlaugenstroms durchzulassen. Auf welcher Stufe beim kontinuierlichen Kochen die Abtrennung
der Substanzen mit hohem Molekulargewicht hauptsächlich erfolgen soll, hängt von der Ausgestaltung des kontinuierlich
arbeitenden Kochers ab. In Fig. 2 ist lediglich ein Kochkreislauf des Kochers dargestellt. Es sind jedoch
Kocher bekannt, die zwei solcher Kreisläufe enthalten. Bei diesen Kochern ist eine der in Fig. 2 gezeigten ähnliche
Abtrennvorrichtung vorzugsweise im oberen Kreislauf eingebaut. Die Abtrennvorrichtung kann jedoch auch im unteren
Kreislauf oder in beiden Kreisläufen zugleich vorgesehen sein. Als weitere Modifikation ist eine Abtrennvorrichtung
einsetzbar, die beiden Strömen der Kochlauge gemeinsam ist.
Die beiden folgenden Beispiele sollen das industrielle Verfahren im Labormaßstab simulieren und die Erfindung näher
erläutern.
35
35
Für die Untersuchungen wird ein Labor-Kocher mit einem Volumen von 30 Litern und mit einem Zirkulations-Leitungssystem
mit einer elektrisch beheizten Heizkammer, eingesetzt.
Ein Vergleichs-Kochverfahren wird wie folgt durchgeführt:
Kiefernhackspäne (Pinus silvestris) und Sulfat-Kochlauge werden in den Kocher im Verhältnis Holz:Lauge von 1:4 eingefüllt.
Die Sulfidität der Kochlauge beträgt 35$ und die
Alkalibeschichtung beträgt 20$ wirksames Alkali (EA = NaOH
+ 1/2 Na„S), berechnet auf staubtrockenes Holz. Mit dem Kochen wird bei einer Temperatur von 80°C begonnen und
anschließend die Temperatur auf 150°G mit einer Rate von 1°C pro Minute gesteigert. Die Kochtemperatur wird dann
von 150°C auf die Maximaltemperatur von 170°C mit einer Rate
von O,2°C/Minute erhöht. Die Gesamt-Kochzeit beträgt 205 Minuten.
Das erfindungsgemäße Test-Kochverfahren wird in ähnlicher
Weise durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der Hauptanteil (= 10 Liter) freier Kochlauge zu drei unterschiedlichen
Zeitpunkten während des Kochens entfernt wird, nämlich nach 70, 160 und 195 Minuten, berechnet vom Beginn des Kochens,
und ersetzt wird durch Kochlauge, die von Material mit hohem Molekulargewicht befreit worden ist. Solche Kochlaugen
werden von einem kontinuierlich arbeitenden Sulfat-Kocher nach Fig. 2 erhalten. Die Kochlaugen werden an folgenden
Stellen abgenommen (Fig. 2): a) Kochlauge, die Hackspäne vom Kessel 19 für die Vorimprägnierung zu dem Kocher transportiert
(Leitung 21); b) Kochlauge in der Koch-Zirkulationsleitung
(Leitung 26); und c) Kochlauge am Ende des Kochens (Leitung 35). Proben dieser Kochlaugen werden
in Kannen gefüllt und einer Ultrafiltrations-Einheit züge-
führt, die im Maßstab einer Pilotanlage gebaut ist. Die
Anlage umfaßt einen Vorratskessel für unbehandelte Kochlauge, Filter zum Abscheiden grober Verunreinigungen aus
der Kochlauge, Leitungen, Pumpen und zwei Rohr-Module mit eingebauten Membranen für die Ultrafiltration. Die Rohr-Module
werden von Paterson Candy International (England) hergestellt. Der Cut-Off-Wert für den einen Modul beträgt
50 000 und für den anderen 100 000. Dies bedeutet in der Theorie, daß Substanzen, die ein höheres Molekulargewicht
aufweisen, als diese Werte angeben, extrahiert werden. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß solche Membranen
den Hauptteil an Substanzen extrahieren, die so niedrige Molekulargewichte wie 10 000 aufweisen und sogar auch noch
solche Substanzen, welche ein noch niedrigeres Molekulargewicht haben. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Membran
nach einiger Zeit belegt ist. Die Extraktionsfähigkeit der Filter hängt auch von der Temperatur ab, wobei die Membranen
bei einer Temperatur der Kochlauge von mindestens 70°C zu guten Ergebnissen führen.
Die Kochlauge wird in den Vorratskessel eingefüllt und danach die Zirkulation begonnen. Die Kochlauge zirkuliert
durch die Vorfilter und Rohr-Module und anschließend zurück zum Vorratskessel. Zur Belegung der Membran wird die Zirkulation
etwa 2 Stunden fortgesetzt unter Beibehaltung einer Temperatur von 70°C (eine Erhöhung der Temperatur erfolgt
durch Pumparbeit). Nach zweistündigem Zirkulieren der Lauge wird das Permeat in Kannen abgefüllt, d.h. man erhält Kochlauge,
die vom Hauptteil der Substanzen mit einem Molekulargewicht über 10 000 befreit ist. 10 Liter der betreffenden
Kochlaugen werden in den Labor-Kocher zu den vorstehend genannten Zeiten als Ersatz für die zuvor aus dem Kocher entnommenen
10 Liter Kochlauge eingefüllt.
Die Untersuchungen führen zu folgenden Ergebnissen:
Tabelle 1 | Erfindungsge mäßer Test |
|
Vergleichs test |
34,5 | |
Halbstoffeigenschaften | 35,3 | 1263 |
Kappa-Zahl, SCAN-C 1:59 | 1191 | 47,3 |
Viskosität, dm3/kg, SCAN-C 15:62 |
47,4 | |
Ausbeute, % eingesetztes Holz |
||
Wie sich aus Tabelle 1 ergibt, weist der erfindungsgemäß hergestellte Halbstoff eine niedrigere Kappa-Zahl und eine
höhere Viskosität als der Vergleichs-Halbstoff auf. Trotz einer niedrigeren Kappa-Zahl von 0,8 Einheiten betrug die
Verminderung der Ausbeute bei der Herstellung des Halbstoffs nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich 0,1%.
.'Beispiel· -2
Die folgenden Untersuchungen werden zur Simulierung des industriellen
Sulfit-Kochens durchgeführt.
Für die Untersuchungen werden industrielle Fichten-Hackspäne (Picea abies) und Kochlauge aus einer Sulfit-Zellstoffmühle
verwendet. Die Hackspäne und die Kochlauge werden in einen Labor-Kocher mit einem Volumen von 25 Litern eingefüllt.
Der Kocher enthält ein Zirkulations-Leitungs-System welches durch eine elektrische beheizte Heizkammer geführt ist.
Die Hackspäne werden in zwei Stufen gekocht. Für die erste Stufe wird Kochlauge mit einem pH-Wert von 6,3 in den Kocher
in einer Menge (berechnet als Na?0) von 6%, berechnet für
staubtrockenes Holz, eingefüllt. Das Verhältnis Holz:Lauge beträgt 1:4,5 kg/Liter. Die Kochtemperatur wird in einer
Stunde von 80°C auf 145°C erhöht. Diese Temperatur wird
für 3 Stunden aufrechterhalten. Die erste Stufe wird beendet
durch Abziehen der Kochlauge in solch einer Menge,
-Jo-
daß ein Verhältnis Holz:Lauge von 1:2,7 kg pro Liter
erhalten wird.
Anschließend wird dem Kocher SO^-Wasser zugesetzt, bis das
Verhältnis Holz:Lauge wieder 1:4,5 erreicht. Die Temperatur
wird auf 13^°C eingestellt. Der Gesamtdruck beträgt 700 kPa.
Die dazwischen vorgesehene Gaszeit beträgt 0,5 Stunden und die Zeit für die zweite Kochstufe beträgt 5,5 Stunden.
Ein Vergleichstest wird analog durchgeführt.
Zusätzlich werden zwei weitere Tests nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt. In beiden Fällen werden 5
Liter Kochlauge vom Kocher 6,5 bzw. 8,5 Stunden nach Beginn des Kochens abgezogen. Die Kochlauge wird an denselben
Stellen eines industriellen Kochers abgezogen und in einer Ultrafiltrationseinheit, die ähnlich der in Beispiel 1
genannten ist, behandelt. Bei Test A wird eine Membran verwendet, mit der der Hauptanteil an Substanzen mit einem
Molekulargewicht über 7 000 extrahiert wird, während bei Test B eine Membran verwendet wird, mit der der Hauptanteil
an Substanzen mit einem Molekulargewicht über 2 000 extrahiert wird. Je 5 Liter der betreffenden Laugen werden
bei jedem Test als Ersatz für die vom Kocher 6,5 bzw. 8,5 Stunden nach Beginn des Kochens abgezogene Kochlauge dem
Kocher wieder zugeführt.
Die Untersuchungen führen zu folgenden Ergebnissen:
Tabelle 2
Halbstoffeigenschaften | Vergleichs test |
Erfindungsge mäßer Test A >7000 B>2000 |
5,0 |
Kappa-Zahl, SCAN-C 1:59 . | 5,4 | 1060 | |
Viskosität, dmVkg, SCAN-C 15:62 |
1050 | 1076 | 51,9 |
Ausbeute, % eingesetztes Holz |
52, | 52,0 | |
,3 | |||
,1 |
Die Ergebnisse zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine verbesserte Delignifizierung und eine verbesserte
Selektivität im Vergleich zum herkömmlichen Kochverfahren erhalten wird. In Test A, bei dem der Hauptteil der Sub- stanzen
mit einem Molekulargewicht über 7 000 zweimal während des Kochens entfernt wird, liegt die Kappa-Zahl um
0,9 Einheiten niedriger als im Vergleichs-Kochverfahren. Gemäß Test B, bei dem der Hauptteil an Substanzen mit einem
Molekulargewicht über 2 000 zweimal entfernt wird, liegt die Kappa-Zahl um weitere 0,4 Einheiten niedriger. Obwohl
die Delignifizierung bei den erfindungsgemäßen Tests in größerem Ausmaß durchgeführt wird, liegen die Viskositätswerte höher als bei den Vergleichstests und die Verringerung
der Ausbeuten ist überraschenderweise sehr niedrig.
- Leerseite -
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Cellulose-Halbstoff, bei
dem Lignocellulosematerial mit Kochlauge gemischt und mit dieser bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck
umgesetzt (gekocht) wird, worauf man die Kochlauge von
dem Lignocellulose-Material abtrennt, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennte
Kochlauge oder ein Teil derselben von dem Hauptteil der in ihr enthaltenen Substanzen mit einem Molekulargewicht
über 1500 durch Ultrafiltration befreit und anschließend die gesamte behandelte Kochlauge oder ein Teil derselben
dem Lignocellulose-Material wieder zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochlauge von dem in ihr enthaltenen Hauptanteil
an Substanzen mit einem Molekulargewicht über 2000 befreit wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mit der Abtrennung der Substanzen nach dem Abklingen der Anfangsreaktionen (Anfangsphase) und mit
Beginn der Bulk-Delignifizierung begonnen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Substanzen aus der Kochlauge vor dem Erhitzen der Kochlauge während ihrer Zirkulation
abgetrennt werden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE8406536A SE453840B (sv) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Forfarande vid framstellning av cellulosamassa |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3545386A1 true DE3545386A1 (de) | 1986-07-03 |
DE3545386C2 DE3545386C2 (de) | 1989-12-07 |
Family
ID=20358261
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853545386 Granted DE3545386A1 (de) | 1984-12-21 | 1985-12-20 | Verfahren zur herstellung von cellulose-halbstoff |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4670098A (de) |
JP (1) | JPS61152892A (de) |
AU (1) | AU573056B2 (de) |
CA (1) | CA1264403A (de) |
DE (1) | DE3545386A1 (de) |
ES (1) | ES8706881A1 (de) |
FI (1) | FI81392C (de) |
FR (1) | FR2575198B1 (de) |
NO (1) | NO166416C (de) |
NZ (1) | NZ214210A (de) |
PT (1) | PT81750B (de) |
SE (1) | SE453840B (de) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE453840B (sv) * | 1984-12-21 | 1988-03-07 | Mo Och Domsjoe Ab | Forfarande vid framstellning av cellulosamassa |
JPS6290389A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-24 | 王子製紙株式会社 | アルカリ性パルプ蒸解廃液の処理方法 |
US5788812A (en) * | 1985-11-05 | 1998-08-04 | Agar; Richard C. | Method of recovering furfural from organic pulping liquor |
CA2070500C (en) * | 1991-06-13 | 1997-10-14 | Ted Mcvay | Reactive phenolic resin modifier |
US6132556A (en) * | 1993-05-04 | 2000-10-17 | Andritz-Ahlstrom Inc. | Method of controlling pulp digester pressure via liquor extraction |
US5824188A (en) * | 1993-05-04 | 1998-10-20 | Ahlstrom Machinery Inc. | Method of controlling the pressure of a continuous digester using an extraction-dilution |
US5536366A (en) * | 1993-05-04 | 1996-07-16 | Ahlstrom Machinery Inc. | Digester system for implementing low dissolved solids profiling |
US5489363A (en) * | 1993-05-04 | 1996-02-06 | Kamyr, Inc. | Pulping with low dissolved solids for improved pulp strength |
WO1997023279A1 (de) * | 1995-12-23 | 1997-07-03 | Krebs & Co. Ag | Verfahren zur reinigung einer mit fadenmolekülen verschmutzten flüssigkeit |
AT403301B (de) * | 1996-04-04 | 1998-01-26 | Impco Voest Alpine Pulp Tech | Kontinuierliche flüssigkeitsführung |
US5985096A (en) * | 1997-09-23 | 1999-11-16 | Ahlstrom Machinery Inc. | Vertical pulping digester having substantially constant diameter |
US6752903B2 (en) * | 2001-07-27 | 2004-06-22 | Craig A. Bianchini | Method for mitigating the interference caused by high-molecular weight by-products in pulping processes |
SE520956C2 (sv) * | 2001-12-05 | 2003-09-16 | Kvaerner Pulping Tech | Kontinuerlig kokning med extra uppehållstid för avdragen vätska utanför kokaren |
WO2004013409A1 (en) * | 2002-07-25 | 2004-02-12 | Coffin World Water Systems | Apparatus and method for treating black liquor |
JP5207191B2 (ja) * | 2006-05-19 | 2013-06-12 | ザ リサーチ ファンデーション オブ ステート ユニヴァーシティ オブ ニューヨーク | セルロース系材料の炭酸塩前処理およびパルプ化の方法 |
US8303767B2 (en) * | 2008-03-18 | 2012-11-06 | The Research Foundation Of State University Of New York | Methods of pretreating comminuted cellulosic material with carbonate-containing solutions |
FI127816B (en) * | 2012-06-06 | 2019-03-15 | Upm Kymmene Corp | Process for fractionating lignin |
NL2020102B1 (en) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | Miscancell B V | Multi-step process for the isolation of components from Miscanthus |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2331972A1 (de) * | 1971-12-30 | 1975-01-30 | Danske Sukkerfab | Verfahren zum fraktionieren einer sulfitablauge |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB703102A (en) * | 1951-06-21 | 1954-01-27 | Courtaulds Ltd | Improvements in and relating to the production of wood pulp |
JPS4856902A (de) * | 1971-02-11 | 1973-08-10 | ||
JPS55107593A (en) * | 1979-02-09 | 1980-08-18 | Sanyo Kokusaku Pulp Co | Liquid exhausting treatment of kraft pulp |
SE453840B (sv) * | 1984-12-21 | 1988-03-07 | Mo Och Domsjoe Ab | Forfarande vid framstellning av cellulosamassa |
-
1984
- 1984-12-21 SE SE8406536A patent/SE453840B/sv unknown
-
1985
- 1985-11-15 NZ NZ214210A patent/NZ214210A/en unknown
- 1985-12-03 AU AU50736/85A patent/AU573056B2/en not_active Ceased
- 1985-12-12 JP JP60280853A patent/JPS61152892A/ja active Granted
- 1985-12-17 FI FI855039A patent/FI81392C/fi not_active IP Right Cessation
- 1985-12-19 NO NO855157A patent/NO166416C/no unknown
- 1985-12-20 DE DE19853545386 patent/DE3545386A1/de active Granted
- 1985-12-20 PT PT81750A patent/PT81750B/pt not_active IP Right Cessation
- 1985-12-20 ES ES550239A patent/ES8706881A1/es not_active Expired
- 1985-12-20 FR FR858518906A patent/FR2575198B1/fr not_active Expired
- 1985-12-23 CA CA000498524A patent/CA1264403A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-12-23 US US06/812,430 patent/US4670098A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2331972A1 (de) * | 1971-12-30 | 1975-01-30 | Danske Sukkerfab | Verfahren zum fraktionieren einer sulfitablauge |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Deutsche Papierwirtschaft, 1984 (1), S.1-6 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE453840B (sv) | 1988-03-07 |
FI855039A (fi) | 1986-06-22 |
PT81750A (en) | 1986-01-02 |
FI81392B (fi) | 1990-06-29 |
ES8706881A1 (es) | 1987-06-16 |
SE8406536D0 (sv) | 1984-12-21 |
AU5073685A (en) | 1986-06-26 |
JPH0355598B2 (de) | 1991-08-23 |
NO855157L (no) | 1986-06-23 |
SE8406536L (sv) | 1986-06-22 |
ES550239A0 (es) | 1987-06-16 |
JPS61152892A (ja) | 1986-07-11 |
NO166416C (no) | 1991-07-17 |
DE3545386C2 (de) | 1989-12-07 |
FI81392C (fi) | 1990-10-10 |
NO166416B (no) | 1991-04-08 |
FI855039A0 (fi) | 1985-12-17 |
PT81750B (pt) | 1987-12-30 |
AU573056B2 (en) | 1988-05-26 |
NZ214210A (en) | 1988-02-12 |
FR2575198B1 (fr) | 1989-08-25 |
US4670098A (en) | 1987-06-02 |
FR2575198A1 (fr) | 1986-06-27 |
CA1264403A (en) | 1990-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3545386C2 (de) | ||
DE3301957C2 (de) | ||
DE69434733T2 (de) | Kontrolle der gelösten Feststoffe bei der Zellstoffherstellung | |
DE2637449C2 (de) | ||
AT395026B (de) | Verfahren zum kontinuierlichen aufschliessen von zellulosefasermaterial | |
EP0098490B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Cellulose, einfachen Zuckern und löslichen Ligninen aus pflanzlicher Biomasse | |
EP0584675B1 (de) | Holzaufschluss mit Essigsäure unter Zusatz von Ameisensäuren | |
EP0090969A1 (de) | Verfahren und Reaktor zum kontinuierlichen Aufschliessen von Pflanzenfasermaterial | |
DE2141757A1 (de) | Verfahren zum Bleichen von Cellulosepulpe | |
DE2112633A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Impraegnieren von Zellulose-Fasermaterial mit Aufschlusslauge | |
DE3315479C2 (de) | ||
DE2610682A1 (de) | Verfahren zum entfernen fluechtiger organischer bestandteile aus sulfitablaugen | |
AT413548B (de) | Verfahren zur herstellung eines chemiezellstoffes und seine verwendung | |
EP0434662B1 (de) | Verfahren zum Bleichen von cellulosehältigen Materialien sowie Anlage zur Durchführung des Verfahrens | |
DE60109007T2 (de) | Verfahren zum kontinuierlichen Kochen von Zellstoff | |
DE2407542A1 (de) | Verfahren zum bleichen von pulpe | |
DE3034042C2 (de) | Verfahren zur Reduzierung des Harzgehalts bei der Herstellung von Zellulosepulpe aus Lignozellulose-Material | |
DE2803465A1 (de) | Verfahren zur erzeugung von zellstoff aus pflanzlichen faserrohstoffen unter verwendung organischer loesungsmittel - hydrosolvverfahren | |
AT401068B (de) | Sulfitaufschlussverfahren | |
DE2327900A1 (de) | Bleichaufschluss von zellstoff mit erheblich reduziertem chloreinsatz | |
DE2625031C2 (de) | ||
AT156823B (de) | Verfahren zur Herstellung von Sulfitzellstoff. | |
DE2441440C3 (de) | Verfahren zum Aufschließen von Holz | |
DE1517218C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Auf schließen von Holz | |
DE2248288C3 (de) | Verfahren und Anlage zum Herstellen von Zellstoff-Pu lpe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: BARZ, P., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 80803 MUENCHEN |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |