DE593890C

DE593890C - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Zellstoff

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Publication number: DE593890C
Application number: DEW84936D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-05-27
Filing date: 1931-01-31
Publication date: 1934-03-09
Also published as: FR720219A; GB375821A; US1904894A; BE379441A; GB375873A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Zellstoff nach dem Sulfitverfahren und verwandten Kochverfahren und hat zum Gegenstand ein Verfahren und eine Einrichtung zur Vorbehandlung des Fasergutes vor dem Kochen, wodurch es ermöglicht wird, hohe Ausbeuten an Zellstoff bei erheblich kürzerer Kochdauer als üblich zu erhalten.

to Ein wesentliches Kennzeichen des Verfahrens besteht darin, daß das Fasergut, ζ. Β. Holzspäne, nach einer Behandlung mit gasförmiger schwefliger Säure und vor "dem Kochen einer Tränkung mit Aufschlußflüss'igkeit von niedriger, unterhalb 70° C liegender Temperatur bei einem Druck von mehreren Atmosphären, vorzugsweise von über 5 -Atmosphären, unterworfen wird.

Durch diese Vereinigung bei der Zellstoffgewinnung an sich bekannter Maßnahmen wird erreicht, daß die einzelnen Teilchen des Fasergutes von -den Reaktionsmitteln gleichmäßig durchdrungen werden, bevor sie den hohen Kochtemperaturen ausgesetzt werden.

Aus diesem Grunde werden Zellstoffverluste vermieden, welche infolge zu lange dauernder Einwirkung von heißer Kochflüssigkeit auf die äußeren Schichten des Fasergutes, z. B. der Holzspäne, entstehen, so daß ein Erzeugnis von gleichförmigerer Beschaffenheit erhalten wird als nach den üblichen Arbeitsverfahren. _v

Es ist schon vorgeschlagen worden, die Holzspäne in feuchtem Zustande vor Zuführung der Kochflüssigkeit einer Behandlung ³S mit gasförmiger schwefliger Säure zu unterwerfen, doch wird der Kochvorgang bei diesem bekannten Verfahren unmittelbar nach der Gasbehandlung eingeleitet. Bei einer solchen Arbeitsweise hat indessen die in den äußeren Schichten der Holzteilchen aufgenommene schweflige Säure nicht genügend Zeit, um in das Innere der Holzteilchen einzudringen. Bei der schnell ansteigenden Temperatur in den Oberflächenschichten der Holzteilchen wird auch die Fähigkeit zum Festhalten der schwefligen Säure vermindert und diese tritt infolgedessen in die sie umgebende Kochflüssigkeit über und wandert nicht weiter einwärts in die inneren Teile des Holzes.

Dieses Austreiben der aufgenommenen schwefligen Säure aus den Holzteilchen wird nach vorliegender Erfindung dadurch vermieden, daß das Holz während längerer Zeit nach der Behandlung mit gasförmiger schwefliger Säure und vor dem Kochen einer Tränkung· mit Aufschlußflüssigkeit von niedriger, unterhalb 70⁰C liegender Temperatur bei einem Druck von mehreren Atmosphären, vorzugsweise über 5 Atmosphären, unterworfen wird.

Es ist zwar andererseits auch nicht neu, zellstoffhaltiges Fasergut mit einer Aufschlußflüssigkeit von niedriger Temperatur

in einem besonderen Behälter zu tränken sowie die Tränkung unter einem künstlich gesteigerten Druck von mehreren Atmosphären vorzunehmen, doch fehlt bei diesen bekannten Verfahren die Vorbehandlung des aufzuschließenden Fasergutes mit gasförmiger schwefliger Säure. Die gemäß der Erfindung erzielten vorteilhaften Wirkungen in bezug auf das gleichmäßige Durchtränken to des Fasergutes mit den Reaktionsmitteln werden daher bei diesen bekannten Verfahren nicht erreicht.

Es hat sich gezeigt, daß die Ergebnisse um so besser werden, je höher der verwendete Druck beim Tränken des Fasergutes mit der Aufschlußflüssigkeit ist. Die oberen Grenzen des Druckes werden deshalb nur durch rein praktische Rücksichten bestimmt.

Die vorteilhafte Wirkung dieser Tränkung zeigt sich schon bei wenigen Atmosphären Überdruck, doch wird man im fabrikmäßigen Betrieb gewöhnlich nicht mit Drucken von weniger als 5 Atmosphären arbeiten. Ein Druck von 10 bis 30 Atmosphären wird in der Praxis in den meisten Fällen das Zweckmäßigste sein.

Der Druck kann hervorgebracht werden durch Einpressen von Flüssigkeit oder Gas in den Tränkungskessel, z. B. mittels geeigneter Pumpen in Verbindung mit selbsttätigen Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines unveränderlichen Druckes.

Die besten Ergebnisse erreicht man, wenn die Temperatur der Kocliflüssigkeit, in der sich das Holz während der Tränkung befindet, sehr niedrig ist. Die Grenze nach unten wird auch hier nur durch rein praktische Rücksichten bestimmt. In den meisten Fällen werden Temperaturen zwischen io° und 35⁰ C die praktisch vorteilhaftesten sein. Aber es ist auch möglich, Temperaturen zu verwenden, die dem Gefrierpunkt der Flüssigkeit naheliegen.

Temperaturen bis 70 ° C werden nur ausnahmsweise verwendbar sein. Daß die Temperatur während der vorangehenden Behandlung des Holzes mit gasförmiger schwefliger Säure so niedrig wie praktisch möglich sein muß, ist selbstverständlich. Auch hier werden in den meisten Fällen Temperaturen zwischen io° und 35° C die zweckmäßigsten sein, obwohl man selbstverständlich mit Vorteil auch viel niedrigere Temperaturen verwenden kann.

Die Tränkungszeit nach dem Einfüllen von Kochflüssigkeit wird von Druck und Temperatur abhängig sein, aber die Tränkung wird gewöhnlich mehrere Stunden in Anspruch nehmen. Als Beispiel sei erwähnt, daß gute Ergebnisse erhalten worden sind durch eine Gasbehandlung bei Atmosphärendruck für die Dauer von 10 bis 15 Minuten und bei Temperaturen zwischen 2o°und 30⁰C, etwa cSstündige Tränkung mit Kochflüssigkeit von 20 ° bis 30⁰C bei 6 Atmosphären Druck und nachfolgendes Sstündiges Kochen auf übliche Weise bei 130⁰ bis 140⁰ C.

Bei Anwendung eines Druckes von 14 bis 15 Atmosphären unter den gleichen Temperaturbedingungen, wie oben angegeben, sind gute Ergebnisse erreicht worden mit einer Tränkungszeit von etwa 2¹/« Stunden und einer ebensolangen Kochzeit.

Bei weiterer Erhöhung des Druckes kann die Trankungs- und Kochzeit noch weiter verkürzt werden. Da die Fähigkeit des Holzes zur Aufnahme von schwefliger Säure mit steigendem Wassergehalt steigt, ist bei der Durchführung des Verfahrens feuchtes Holz z. B. mit einem Wassergehalt von etwa 40% zu verwenden. Die Feuchtigkeit sollte in den einzelnen Teilchen des Holzes gleichmäßig verteilt sein, und der Wassergehalt sollte auch in der ganzen Holzmasse der einzelnen Beschickungen derselbe sein. «5

Die Hochdrucktränkung kann in den Zellstoffkochern stattfinden, aber es ist vorteilhafter, diese Tränkung in besonderen Kesseln durchzuführen, u. a. aus dem Grunde, weil der günstigste Tränkungsdruck gewöhn- go Hch weit über die Drucke hinausgeht, für welche Zellstoffkocher gebaut sind. Ferner ist es im industriellen Betrieb schwierig, eine gleichmäßige Tränkung der ganzen Holzbeschickung mit Gas und Flüssigkeit im Kocher selbst zu erreichen, weil die Temperatur und der Feuchtigkeitsgrad in denjenigen Teilen der Holzmasse, welche der Kochwandung am nächsten liegen, andere sein werden als in den mittleren Teilen der Beschickung.

Eine Einrichtung zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens kann beispielsweise aus zwei Kugelkochern von je 20m³, einem über diesen vorgesehenen sogenannten Auf- tos kochbehälter von 32 m³ und zwei über diesem angebrachten Tränkungskesseln mit einem Rauminhalt von je 46m³ bestehen.

Bei der Herstellung von Zellstoff durch Aufschließung von Holzspänen mit Calcium- no sulfitlauge unter Benutzung dieser Einrichtung kann in folgender Weise gearbeitet werden.

Die Hochdrucktränkungskessel werden mit Spänen gefüllt, die z.B. einen Wassergehalt von etwa 32⁰/₀ haben können. In den einen Kessel wird von unten Schwefeldioxydgas eingeführt. Das Gas verdrängt die Luft aus dem Fasergut und wird von dem in den Spänen enthaltenen W^Tasser absorbiert. Wenn die Späne mit schwefliger Säure gesättigt' sind, z. B. nach Verlauf von 5 Minuten, wird

die Aufschlußflüssigkeit in den Kessel eingeführt. Dieser Flüssigkeit wird ein so großer Gehalt an Base (CaO) gegeben, daß sie nach Aufnahme der in den Spänen enthaltenen schwefligen Säure die für die Kochung gewünschte Zusammensetzung erhält. Der Kessel wird ganz gefüllt und unter einen Druck von ungefähr 6 Atmosphären mittels Flüssigkeitsdruck (oder gegebenenfalls Gasdruck) gesetzt, während die Temperatur auf etwa 2o° C gehalten wird. Nach Verlauf von etwa 6 Stunden wird die Mischung von Spänen und Lauge in den sogenannten Aufkochbehälter eingelassen. Die wirksame Vermischung von Spänen und - Lauge wird durch die Wirbelbewegung der ' Späne während der stattfindenden Überführung derselben in den Aufkochbehalter gefördert und durch den Umlauf von Lauge, die am Boden des Aufkochbehälters entnommen und oben in den Tränkungskessel eingeführt wird, noch weiter gefördert. Die Temperatur im Aufkochbehälter beträgt jetzt beispielsweise etwa 2o° C. Die Beschickung wird nun auf Kochtemperatur erhitzt und nach Verlauf von etwa 3 Stunden in den einen der Kocher eingelassen. Die Überführung und Mischung wird durch Laugenumlauf gefördert, wie für die Überführung von dem Tränkungskessel zu dem Aufkochbehalter beschrieben. Das Kochen findet nun in gewöhnlicher Weise statt. Nach Verlauf von etwa 6 Stunden ist die Aufschließung beendigt und der Kocher wird entleert.

In der Zwischenzeit ist eine neue Beschickung von Spänen durch Behandlung im Tränkungskessel und Aufkochbehalter vorbereitet und wird in den zweiten Kocher überführt.

In dieser Weise werden unter andauernder Benutzung der Tränkungskessel und des Aufkochbehälters neue Beschickungen vorbehandelt. Alle Stufen des Verfahrens spielen sich somit gleichzeitig ab.

Bei der Ausführung des Verfahrens in der beschriebenen Weise kann selbstverständlich anstatt jreinen Calciumsulfits eine ähnliche Art von Kochflüssigkeit, z. B. eine Sulfitlösung verwendet werden, bei der die Base aus MgO, Na₂O, K₂O oder NH₃ oder auch aus Gemischen einer oder mehrerer dieser Basen mit oder ohne Zusatz von Hilfsstoffen, wie z. B. Salzen starker Säuren, besteht.

Was die Kocher selbst betrifft, so können diese irgendeine bekannte oder an sich verwendbare Bauart besitzen.

Gegebenenfalls kann das Verfahren auch ohne Benutzung von besonderen Aufkochbehältern ausgeführt werden, indem dann die Aufkochung in den Kochern stattfindet, deren Anzahl in diesem Falle um einen vermehrt werden muß, der den gleichen Rauminhalt wie der Aufkochbehalter erhalten muß.

Eine Ausführungsform einer Einrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, ist in den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung schematisch veranschaulicht, in denen mit 1 und 2 die Tränkungskessel, mit 3 der Aufkochbehälter und mit 4, 5 die Kocher bezeichnet sind. In diesen Abbildüngen zeigt Fig. 1 die Gesamtanordnung der Tränkungskessel, des Aufkochbehälters sowie der Kocher, Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt eines Tränkungskessels bzw. Aufkochbehälters nach Linie H-II in Fig. 3, Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie IH-III in Fig. 2, Fig. 4 einen Längsschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 2 und Fig. 5 einen Querschnitt mit den im Inneren des Kessels bzw. Behälters vorgesehenen Leitrillen oder Leitkörpern.

In dem gezeigten Beispiel sind die Tränkungskessel i, 2 sowie der Aufkochbehälter 3 aus einem oberen kegelförmigen und einem unteren halbkugelförmigen Teil zusammengesetzt. Der Bodenteil hat nach der Seite hin eine rinnenförmige Versenkung 12, an deren tiefster Stelle in der Nähe der Seitenwand des Kessels die Ehtleerungsöffnung 7 angeordnet ist.

Auf dem Boden des Kessels sind bei der in Fig. "5, dargestellten Ausführungsform Leitrippen oder Leitkörper 11 vorgesehen, welche tangential zur Austrittsöffnung 7 verlaufen.

Oben hat der Kessel eine verhältnismäßig große Öffnung 8, welche beim Einfüllen des Fasergutes, z. B. der Holzspäne, bei Reinigungsarbeiten oder Ausbesserungen benutzt wird, sowie zwei kleinere Öffnungen 9, 10, die hauptsächlich für die Verbindung mit Rohrleitungen zur Einführung von Flüssigkeit, Gas oder in Flüssigkeit verteilten Spänen o. dgl. bestimmt sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus Holz oder anderem zellstoffhaltigen Fasergut durch Behandlung des Fasergutes in feuchtem Zustande mit gasförmiger schwefliger Säure und nachträgliches Kochen in einer Aufschlußflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasergut nach der Behandlung mit gasförmiger schwefliger Säure und vor dem Kochen einer Tränkung mit der Auf-Schlußflüssigkeit bei niedriger, unterhalb 70⁰ C liegender Temperatur und einem Druck von mehreren Atmosphären, der vorzugsweise 5 Atmosphären übersteigt, unterworfen wird.

2. Kessel zur Behandlung von zellstofrhaltigem Fasergut mit Aufschlußflüssig-

keit gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil des Kessels nach der einen Seite hin mit einer rinnenförmigen Versenkung (12) ausgestattet ist, an deren tiefster Stelle in der Nähe der Seitenwand des Kessels die Entleerungsöffnung (7) für die Beschickung angeordnet ist.

3. Kessel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Kessels Leitrippen oder Leitkörper (11) vorgesehen sind, welche tangential zur Austrittsöffnung (7) verlaufen.

4. Einrichtung zur Herstellung von Zellstoff nach Anspruch 1 unter Benutzung besonderer Tränkungskessel bzw. Aufkochbehälter zur Vorbehandlung des zellstoffhaltigen Fasergutes vor dessen Einführung in den eigentlichen Kocher, dadurch gekennzeichnet, daß die Tränkungskessel (i, 2) bzw. der Aufkocherbehälter (3) derart über den Kochern (4,5) angordnet sind, daß sie nach Bedarf mit dem einen oder anderen Kocher (4 bzw. 5) zur Überführung der Beschickung nach beendeter Tränkung verbunden werden können.

5. Verfahren zum Betrieb einer Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überführung des Fasergutes von dem einen Kessel (1 bzw. 2) zu einem der darunter angeordneten Behälter (3) bzw. Kocher (4, 5) Kochflüssigkeit von dem darunterliegenden Behälter (3) oder Kocher (4 bzw. 5) so lange zu dem oberen Behälter (3) bzw. den Kesseln (1 bzw. 2) getrieben wird, " bis durch den derart bewirkten Flüssigkeitsumlauf die Zusammensetzung der Kochflüssigkeit sich vergleichmäßigt hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen