DE554826C

DE554826C - Verfahren zur Herstellung von Sulfitzellstoff

Info

Publication number: DE554826C
Application number: DE1930554826D
Authority: DE
Inventors: Gustaf Haglund
Original assignee: PATENTAKTIEBOLAGET GROENDAL RA
Current assignee: PATENTAKTIEBOLAGET GROENDAL RA
Priority date: 1930-04-16
Filing date: 1930-04-16
Publication date: 1932-07-14
Also published as: GB367235A; US1848780A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
14. JULI 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 55 b GRUPPE

55 b P 29.

Patentaktiebolaget Gröndal-Ramen in Stockholm*)

Verfahren zur Herstellung von Sulfitzellstoff

Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. April 1930 ab

Bei dem üblichen Sulfitzellstoffkochen wird gewöhnlich eine Kochflüssigkeit, bestehend aus Calciumbisulfit oder Alkalibisulfit und einem Überschuß an freier SO₂ (die als absorbierte S O₂ bezeichnet wird), verwendet. Das Kochen findet unter Druck bei Temperaturen von 120° C und mehr statt. Es hat sich gezeigt, daß der Gehalt der Kochflüssigkeit an überschüssiger schwefliger Säure schon im Anfang der Kochung sehr schnell sinkt, ehe die zu kochenden Holzstücke erweicht oder die in denselben vorhandenen Ligninstoffe in lösliche Form umgesetzt worden sind.

Diese Erscheinung wird dadurch bedingt, daß die Hohlräume der Holzstücke sich mit S O₂-GaS füllen, weil die genannte absorbierte SO₂ sich aus der Kochflüssigkeit schon bei. unterhalb des Kochpunktes liegenden Temperaturen freimacht und in die Holzstücke eindringt, ehe dieselben von der Flüssigkeit durchtränkt worden sind. Lignine und ähnliche Stoffe, die aus den Holzstücken ausgelöst werden sollen, besitzen auch eine große Neigung, die schweflige Säure in einem so frühen Zeitpunkt des Kochvorganges aufzunehmen. Aus diesen Gründen findet eine große Konzentration von SO₃ in den Holzstücken gleichzeitig mit einer Verminderung des SO₂-Gehaltes der Kochflüssigkeit bei Beginn des Kochvorganges und vor dem vollständigen Eindringen der Kochflüssigkeit in die Holzstücke statt.

Dieses schnelle Eindringen beim Anfang des Kochvorganges hat eine nachteilige Wirkung auf die weitere Entwicklung der Kochung, weil das eingeschlossene SO₂-GaS das Eindringen der Kochflüssigkeit in die Holzstücke verhindert, aber auch weil die erhöhte Konzentration des genannten Gases in dem Holz eine zu schnelle Reduktion des 4" Ligningehaltes unter Bildung von Ligninsulfosäuren von schwer löslichem und unbeständigem Charakter mit sich bringt.

Die in der Kochflüssigkeit vorhandenen Bisulfite haben den Zweck, mit den durch die S O₂-Reaktion entstandenen Ligninsulfosäuren derart zu reagieren, daß ligninsulfosaure Salze entstehen, die leichtlöslicher und beständiger als die zuerst erzeugten Sulfosäuren sind. Hieraus geht hervor, daß ein Hindernis gegen das Eindringen der Kochflüssigkeit oder eine zu schnelle S O₂-Reaktion in den Holzstücken vor dem Eindringen der Kochflüssigkeit bei dem Kochvorgang leicht Nachteile hervorrufen kann. Diese Nachteile sind: Erzeugung von unlöslichen Ligninprodukten, die unlösliche Kernbildungen in dem Holz hervorrufen, Dunkelfärbung des Zellstoffs und unvollständiges Aufschließen.

Um bei dem üblichen Sulfitkochen diese Nachteile zu verhindern, wird der Kochvorgang vorsichtig begonnen, indem man nur eine langsame Temperatursteigerung zuläßt, was eine Verminderung der Reaktionsgeschwin-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Gustaf Haglund in Stockholm.

digkeit für die S O₂ bedeutet, und indem man gleichzeitig der Kochflüssigkeit Zeit gibt, mit ihrem Inhalt von Bisulfit in das Holz einzudringen.

Falls der Kochvorgang mit Alkalibisulfit erfolgt, ist es zur Wiedergewinnung des letzteren vorteilhaft, konzentrierte Abfallaugen zu erhalten, weshalb die Kochflüssigkeit mit größeren oder kleineren Mengen von Abfalllaugen aus früheren Kochungen versetzt wird. Beim Kochen mit einer solchen Kochflüssigkeit kommt zu dem obenerwähnten Nachteil noch der, daß die in das Holz eindringende Kochflüssigkeit auch große Mengen von organischen Stoffen mit sich führt, die große Neigung besitzen, durch die S O₂-Konzentration in dem Holz wie durch den eigenen organischen Gehalt beeinflußt zu werden, und es hat sich daher schwierig erwiesen, Sulfitzellstoff mit Flüssigkeiten zu kochen, die Abfallaugen von früheren Kochungen enthalten. Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung des Sulfitkochverfahrens in der Weise, daß die Ursachen, die einen anormalen Kochvorgang hervorrufen, beseitigt werden, wobei auch Abfallaugen der Sulfitzellstoffherstellung zur Verwendung gelangen.

Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung das Holz in zwei Stufen behandelt, indem es vor der eigentlichen Kochung mit einer frischen Alkalibisulfitlösung, die keine zusätzliche S O₂ enthält, getränkt wird. Nachdem die überschüssige Lösung entfernt worden ist, wird das Holz mit einer Lösung gekocht, die aus Abfallauge oder Waschwasser von einer vorhergehenden Kochung besteht und welche die gesamte für den Kochvorgang erforderliche Menge von freier SO₂ enthält. Es ist schon vorgeschlagen worden, den Kochprozeß in zwei Stufen durchzuführen und auch mit einer Flüssigkeit zu kochen, die .Abfallaugen von vorhergehenden Kochungen enthält.

Gemäß einem dieser Vorschläge wird das Holz bei gewöhnlicher Temperatur mit einer Monosulfitlösung, z. B. mit Natriummonosulfit getränkt, wonach die Kochung mit einer Kochflüssigkeit derselben Zusammensetzung wie diejenige, die bei der Celluloseherstellung nach dem bekannten Bisulfitverfahren Verwendung findet, ausgeführt wird. Im Gegensatz . zu diesem Verfahren wird gemäß der Erfindung als Tränkungsflüssigkeit eine Alkalibisulfitlösung verwendet. Dies bringt große Vorteile mit, weil das Alkalimonosulfit sich schwerer und teurer als das Bisulfit herstellen läßt, was sich besonders geltend macht, wenn das Alkali aus den Abfallaugen zurückgewonnen werden soll, um zur Herstellung neuer Tränk- und Kochflüssigkeit verwendet zu werden.

Gemäß einem andern Verfahren, das den Zweck hat, bei der Sulfitkochung nach dem Bisulfitverfahren· eine größtmögliche Menge Zucker zu erhalten, wird erst das Rohmaterial mit einer Kochflüssigkeit gekocht, die verhältnismäßig kleine Mengen Bisulfit und freie SO₂ enthält, aber eine so große Menge freie SO₂ im Verhältnis zu der Bisulfitmenge, daß die Wasserstoffionenkonzentration erheblich größer wird als bei gewöhnlicher Bisulfitkochung. Hierdurch fängt die saureHydrolyse, welche die Spaltung der Kohlenhydrate von dem Lignin bewirkt, sehr schnell an, und die freigemachten Kohlenhydrate werden durch den Einfluß der sauren Kochflüssigkeit vollständiger in Zucker überführt. Nach dieser Vorbehandlung wird mit einer Kochflüssigkeit derselben Zusammensetzung wie diejenige, die gewöhnlich beim Bisulfitverfahren verwendet wird, fertiggekocht.

Im Gegensatz zu diesem Verfahren wird gemäß der Erfindung erst mit einer Alkalibisulfitlösung getränkt, die keine zusätzliche SO₂ enthält, wonach die Kochung mit einer Lösung vorgenommen wird, welche die zur Herbeiführung der sauren Hydrolyse erforderliche Menge freier SO₂ enthält. Hierdurch wird erreicht, daß die saure Hydrolyse, durch deren Einwirkung die Kohlenhydrate von dem Lignin abgespalten werden, in einem Stadium stattfindet, wo das Lignin in sich so viel Alkalibisulfit aufgesogen hat, daß keine freien Lignosulfosäuren gebildet werden können, sondern anstatt dessen lignosulfosaure Salze. Dadurch, daß die Holzfasern das Alkalibisulfit schon aufgesogen haben, wird die für die saure Hydrolyse benötigte Zeit kürzer, und die Fasern werden erheblich weniger den sauren Kochflüssigkeiten ausge- ¹Oo setzt, wodurch das Überführen der freigemachten Kohlenhydrate in Zucker oder eine andere lösliche Verbindung vermieden wird. Die Gegenwart des Alkalisulfits setzt auch die Wasserstoffionenkonzentration der Kochflüssigkeit herab, was zur Folge hat, daß der schädliche Einfluß der Kochflüssigkeit auf die freigemachten Kohlenhydrate noch mehr herabgesetzt wird.

Es ist auch vorgeschlagen worden, bei der no Herstellung von Sulfitzellulose die Waschwässer zur Bereitung von neuer Kochflüssigkeit zu verwenden, mit dem Gedanken, ihren Gehalt an Chemikalien auszunutzen. Zu diesem Zweck werden die Abfallauge enthaltenden Wässer erhitzt, wobei die organischen Stoffe von den anorganischen abgespalten und durch Filtrierung abgeschieden werden. Das Filtrat wird nach dem Zusatz von SO₂ wiederum als Kochflüssigkeit verwendet. Bei diesem Verfahren werden also möglichst weitgehend die organischen Bestandteile vor der ■

Claims

Verwendung der Abfallauge als Kochflüssigkeit abgeschieden. Die vorliegende Erfindung bezweckt demgegenüber, um die Zurückgewinnung der Alkalien zu verbilligen, Abfalllaugen mit einer hohen Konzentration von organischen Stoffen herzustellen, wodurch ermöglicht wird, daß die Abfallaugen ohne besonders zugeführte Wärme eingedampft und verbrannt werden können. Deshalb wird eine to Kochflüssigkeit aus Abfallaugen oder Waschwasser von vorhergehenden Kochungen bereitet, ohne aus den Laugen organische Stoffe vorher auszuscheiden. Es ist weiterhin bekannt, zellstoffhaltigeb Fasergut vor dem Aufschluß mit Alkalibisulfitlösung zu tränken, doch findet beim Aufschluß keine Sulfitkochflüssigkeit Verwendung, die freie zusätzliche SO2 enthält. Bei den üblichen Kochvorgängen, wo ao Bisulfit und schweflige Säure in ein und derselben Kochflüssigkeit dem Kocher zugeführt werden, ist es infolge des Verhaltens des ' SO2-Gases bei Erhitzung nicht möglich, eine zu frühe Konzentration des SO2-Gehaltes in dem Holz und die dadurch hervorgerufenen Nachteile zu verhindern. Erfindungsgemäß werden zwei verschiedenartige Kochflüssigkeiteh benutzt, so daß die erforderlichen Chemikalien, Bisulfit und SO2, in der für die Reaktionsverhältnisse vorteilhaftesten Reihenfolge dem Holz zugeführt werden können, nämlich zuerst Bisulfit und dann SO2, und zwar derart, daß ein schnelles Eindringen von S O2 oder eine anormale Konzentration von SO2 verhindert wird. Zu diesem Zweck wird eine Lösung von Alkalibisulfit zubereitet, die keine zusätzliche schweflige Säure enthält. Die andere Lösung wird durch sogenanntes Gasen von Abfalllaugen oder Waschwasser aus der Behandlung früher gekochten Stoffes bereitet, d. h. der Lösung wird S O2-GaS aus einem Kocher oder in anderer Weise zugeführt, so daß die Lösung einen großen Gehalt von freier absorbierter SO2 enthält. Diese gegaste Lösung enthält dann die absorbierte SO2, welche für die Reaktion erforderlich ist; die Anwesenheit von Bisulfit in derselben ist also ohne Bedeutung. Diese beiden Lösungen bilden später die Kochflüssigkeit, werden aber nicht gleichzeitig dem Holz zugeführt. Das Verfahren kann zweckmäßig in folgender Weise ausgeführt werden: In den mit Holzstücken beschickten Kocher wird zuerst die Bisulfitlösung eingefüllt; nach Tränkung des Holzes mit dieser Lösung wird dieselbe abgezapft und nur eine kleine Menge derselben in dem Kocher gelassen, um von dem Holz aufgesaugt zu werden. Darauf wird der Kocher mit der gegasten Lösung von Abfalllauge oder Waschwasser versetzt und dann das Kochen vorgenommen. Wenn die Temperatur in dem Kocher steigt, wird das SO2-GaS in üblicher Weise freigemacht, aber daran gehindert, in das bereits mit Bisulfitlösung getränkte Holz zu schnell einzudringen, so daß eine anormale Konzentration von SO2-GaS nicht entstehen kann, die eine zu schnelle Aufnahme von SO2 durch das Lignin bewirken könnte. Das Bisulfit in der Lösung, mit welcher das Holz vor dem Vorhandensein einer Möglichkeit für das Auftreten der SO2-Reaktion getränkt wurde, reagiert unmittelbar mit der von der eindringenden SO2 gebildeten Ligninsulfosäure, wodurch der Reaktionsvorgang gleichförmig und normal wird, ohne daß eine Vorsichtsmaßnahme in bezug auf schnelle Temperatursteigerung beim Ingangsetzen der Kochung notwendig ist. Da trockenes Holz sein eigenes Gewicht an Bisulfitlösung einsaugen kann, ist es bei Verwendung von Alkalibisulfit möglich, das Holz mit einer so starken Lösung von Bisulfit zu tränken, daß es vor dem Zusetzen der frei SO2 enthaltenden Kochflüssigkeit die zur Durchführung des Kochens erforderliche Menge von Bisulfit enthält. go Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Sulfitzellstoff aus zerkleinertem Holz unter Benutzung von Abfallaugen durch Tränken mit einer Lösung von schwefligsaurem Alkalisalz, Entfernung der überschüssigen Lösung und Kochen nach dem Sulfitverfahren unter Verwendung einer Kochflüssigkeit, die freie SO₂ enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Tränkung mit einer frischen Alkalibisulfitlösung, die keine zusätzliche schweflige Säure enthält, stattfindet und anschließend mit einer Flüssigkeit gekocht wird, die aus Abfalllaugen oder Waschwasser von einem vorhergehenden Kochvorgang besteht und die mit der für den Kochvorgang erforderlichen Menge von freier SO₂ versetzt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Tränkung verwendete Bisulfitlösung so an Bisulfit konzentriert wird, daß das vom Holz eingesaugte, nach dem Abziehen der überschüssigen Lösung zurückgebliebene Bisulfit zur Durchführung des Kochvorganges genügt.