DE611226C - Verfahren zum Aufschliessen von Holz und anderem zellstoffhaltigen Fasergut - Google Patents

Verfahren zum Aufschliessen von Holz und anderem zellstoffhaltigen Fasergut

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DE611226C
DE611226C DEM122966D DEM0122966D DE611226C DE 611226 C DE611226 C DE 611226C DE M122966 D DEM122966 D DE M122966D DE M0122966 D DEM0122966 D DE M0122966D DE 611226 C DE611226 C DE 611226C
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Dipl-Ing Otto Kreissler
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/10Physical methods for facilitating impregnation

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Description

  • Verfahren zum Aufschließen von Holz und anderem zellstoffhaltigen Fasergut Einem Hauptvorgang bei der Herstellung von Cellulose aus Holz oder anderem zellstoffhaltigen Fasergut, nämlich dem .schnellen und gleichmäßigen Tränken des Holzes mit Aufschlußflüssigkeit, hat man bisher verhältnismäßig wenig Beachtung geschenkt. Wohl hat man erkannt, daß bei rascher Tränkung des Fasergutes mit Aufschlußflüssigkeit eine wesentliche Verkürzung des Aufschlusses und die Herstellung sehr gleichmäßiger Cellulose bester Beschaffenheit bei bedeutend geringerem Verbrauch an Dampf- und Aufschlußmittel erzielt werden kann, aber bisher keine geeigneten Mittel gefunden, die rasche Tränkung des Gutes einwandfrei und ohne Benachteiligung der anderen Vorgänge während des Aufschlusses durchzuführen.
  • Bekanntlich besteht das in das Aufschlußgefäß eingefüllte Gut nur zum geringsten Teil aus Holzmasse selbst und zum weitaus größten Teil aus Lnft, die sich zwischen und in den Holzzellen befindet, sowie aus der dem jeweiligen Feuchtigkeitsgehalt des Holzes entsprechenden Wassermenge. Zum Beispiel besteht Holz mit etwa 2o °/o Feuchtigkeitsgehalt aus io °/o eigentlicher Holzmasse, 20 '/, im Holz befindlichem Wasser, etwa 7o % Luft.
  • Will man also einen ganz gleichmäßig aufgeschlossenere Zellstoff durch chemischen Aufschluß erzielen, so muß in erster Linie dafür Sorge getragen werden, daß alle Zellstofffasern zur gleichen Zeit von Aufschlußflüssigkeit gleicher Konzentration und gleicher Temperatur umspült werden, damit auch der Aufschluß aller Fasern zu gleicher Zeit erfolgen kann.
  • Um nun das Eindringen der Aufschlußflüssigkeit zeitlich zu begünstigen, hat man das Holz möglichst fein zerkleinert, d. h. man zerhackte die für die Zellstoffherstellung gebräuchlichen Rundhölzer zu sogenannten Holzschnitzeln, ,die meist Längen von z5 bis q.o mm, Breiten von 2o bis 35 mm und Stärkere von q. bis 6 mm aufweisen. Mit dieser Zerkleinerung, besonders hinsichtlich der Längen, konnte man aber nicht weiter heruntergehen, da um so mehr Zellstoffasern zerstört wurden, je kürzer die Holzschnitzel zerhackt wurden. Diese Holzschnitzel wurden dann mit ihrem Luft- und Wassergehalt in den Aufschlußbehälter gefüllt, mit Lauge bedeckt und einer Wärmebehandlung unter Druck unterworfen. Die Lauge mußte nun langsam in die Holzschnitzel eindringen, was aber nur möglich war, wenn sie während des Eindringens die Luft verdrängte. Da aber die Lauge hauptsächlich an den beiden Stirnseiten des Holzschnitzels eindringt (bekannt-!ich geschieht das Eindringen von der Stirnseite her, also in Richtung des Faserverlarafs, etwa ioomal schneller als von den Längsseiten aus, d. 1i. quer zu den Fasern}, verschließt sie geWissermaßen jedes Holzschnitzel, so daß die Luft nur :ehr langsam entweichen kann. Durch Erfahrungen und Versuche wurde festgestellt, daß von der bisher allgemein angewandten Kochzeit von etwa i:2 bis i j Stunden allein etwa ; o bis So o;o, d. 1i. etwa 9 bis io Standen, nur für die Tränkung der Holzschnitzel mit Aufschlußflüssigkeit erforderlich sind, während für den eigentlichen Aufschluß des Holzes zu Cellulose ein nur geringer Zeitraum notwendig ist.
  • Aus dieser Tatsache ergibt sich der Übelstand, daß die in jedes Holzschnitzel von bei-' den Stirnseiten aus eindringenden Mengen von Aufschlußflüssigkeit sich erst gegen Ende der Kochung in der INEtte jedes Holzschnitzels treffen und dann erst die in der Mitte der Holzschnitzel liegenden Zellstoffasern zum Aufschluß herangezogen werden können. Ferner folgt daraus, daß die von beiden Seiten eindringendeAufschlußflüssigkeit schon kurz nach Beginn der Kocbung die außenliegenden Zellstoffasern der einzelnen Holzschnitzel aufschließt, und zwar fortschreitend nach der Mitte zu, im Verhältnis zur Schnelligkeit des Eindringens der Aufschlußflüssigkeit. Es müssen also die kurz nach Beginn der Kochung bereits aufgeschlossenen Zellstoffasern noch stundenlang in der heißen Anischlußflüssigkeit verbleiben, bis auch die letzten im Innern der Holzschnitzel liegenden Zellstoffasern aufgeschlossen sind. Bekanntlich greift aber ein längeres Verweilen schon fertig aufgeschlossener Zellstoffasern in heißer, unter Druck stehender Lauge die Fasern stark an, schwächt sie und verändert ihre physikalischen Eigenschaften.
  • Aus diesen Vorgängen erhellt eindeutig, daß es nach den bisherigen Verfahren unmöglich war, einen hinsichtlich der Beschaffenheit aller Zellstoffasern gleichmäßigen Zellstoff zu erzeugen. Wohl hat man versucht, diesen außerordentlichen Nachteil der Zellstoffherstellung auszumerzen oder zu mildern, aber alle darauf abzielenden Versuche sind bisher entweder wegen unzureichend angewandter Mittel oder wegen Univ irtschaftlichkeit der daffr vorgesehenen Einrichtungen, schließlich aber auch wegen -Nichtbeachtung der gerade während der Zellstoffkochung durch Verwenclung saurer. gashaltiger Aufschlußflüssigkeiten auftretenden Reaktionen ergebnislos verlaufen.
  • Man hat zum Beispiel versucht, das aufzuschließende Holz ini Aufsclilußbehälter mit kalter oder heißer Anfschlußflüssigkeit gegebenenfalls i:n Vakuum oder unter Druck zu t ri änk -en. die überschüs-sige Lauge abzulassen und dann erst zu kochen. Auch hat man schon die Luft aus Kocher und Fasergut vor Einführung der Aufschlußflüssigkeit abgesaugt. Ferner hat man das im Kocher befindliche Fasergut zur Entfernung der Luft mehrmal belaugt und nach Steigerung des Kocherdruckes durch Dampfzufuhr einen Teil der Lauge zwecks Druckverminderung wieder abgelassen sowie das obere Ventil des Kochers behufs Ablassens der vorhandenen Luft geöffnet.
  • Die Erfindung geht nun demgegenüber darauf aus, das Eindringen der Aufschlußflüssigkeit und der Aufschlußchemikalien in das Holz so zu beschleunigen, daß in kürzester Zeit eine völlige Tränkung mit den für den Aufschluß erforderlichen Chemikalien erzielt wird. Durch die nach der Erfindung vorzunehmenden Maßnahmen ist es möglich, die Tränkung des Holzes so vollständig und rasch zu gestalten, daß man mit dem Kochgut fast sofort auf die Temperatur .gehen kann, bei der der Aufschluß bzw. die Auslösung des Lignins beginnt, ohne eine Gefährdung der Fasern hervorzurufen. "Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der verschließbare Aufschlußbehälter nach Füllung mit Fasergut und Aufschlußflüssigkeit sowie nach Schließung durch völliges Abziehen der Aufschlußflüssigkeit derart unter Unterdruck gesetzt wird, daß die in dem aufzuschließenden Fasergut befindliche Luft zum größten Teil ausgetrieben wird, worauf Aufschlußflüssigkeit in einer für den Aufschluß erforderlichen Menge wieder zugeführt und gekocht wird. Bei diesem Verfahren dringt die Aufschlnßflüssigkeit beim Wiedereinfüllen in den Aufschlußbehälter sofort in die entlüfteter. und entgasten Holzschnitzel ein und bewirkt eine sofortige vollkommene Tränkung des Holzes mit dem Aufschlußmittel.
  • Dadurch, daß bei dem Verfahren nach der Erfindung der Aufschlußbehälter selbst in Verbindung mit der Aufschlußflüssigkeit wie eine den Unterdruck erzeugende Pumpe wirkt, bei der der Mantel des Behälters mit dem Zylinder und die abfließende Aufschlußflüssigkeit mit dem Pumpenkolben zu vergleichen ist, wird ein Entweichen von den Aufschlußvorgang beschleunigenden Gasen der Aufschlußflüssigkeit aus dein Behälter durch und während der Unterdruckerzeugung mit Sicherheit vermieden. Eine weitere Beschleunigung des Tränkungsv organges findet statt, wenn man die Wiedereinfüllung der Aufschlußflüssigkeit bei höherer Temperatur, z. B. ioo° C, vornimmt.
  • Man kann auch die durch den Unterdruck im Aufschlußbehälter aus dem Fasergut ausgetriebene Luft aus dein Behälter entfernen, und zwar dadurch, daß man beim «'iederzuführen der Aufschlußflüssigkeit den oberen Teil des Aufschlußbehälters so lange offen hält, bis die im@ Behälter als Kolben wirkende Flüssigkeit die Luft ausgetrieben hat. Da diese im Oberteil des Aufschlußbehälters sich ansammelnde Luft mit Gasen der Aufschlußflüssigkeit verinischt ist, führt man dieses Gas-Luft-Gemisch einer Wiedergewinnungsanlage zu, um die Gase zur Absorption zu bringen. Es besteht auch die vorteilhafte Möglichkeit, während des Abziehens der Aufschlußflüssigkeit aus dein Fasergut ausgetriebene und im oberen Teil des Aufschlußbehälters aufgespeicherte Luft gleichzeitig durch einen durch die abziehende Flüssigkeit betriebenen Injektor abzusaugen. Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, die durch den Unterdruck aus dem Fasergut entfernte und im oberen Teil des Aufschl,ußbehälters angesammelte Luft abzuführen, weil es sich gezeigt hat, daß das Vorhandensein dieser Luft oberhalb der wieder eingefüllten Aufschlußflüssigkeit keinen schädigenden Einfluß auf den Aufschlußvorgang ausübt.
  • Wohlbemerkt bezieht sich diese Ausführungsform der Erfindung nicht auf das Absaugen der im oberen Kocherteil sich ansammelnden Gase und Einführen derselben in den unteren Teil des Kochers mittels eines Injektors, denn dies ist bekannt, sondern nur auf das Absaugen von Luft, die während des Abziehens der Aufschlußflüssigkeit aus dem Fasergut ausgetrieben wurde.
  • Selbstverständlich ist es, nachdem das Fasergut bereits vor Beginn des Aufschlusses mit Aufschlußflüssigkeit getränkt ist, nicht mehr notwendig, den Behälter wieder ganz mit Aufschlußflüssigkeit vollzufüllen, sondern man braucht nur so viel Aufschlußflüssigkeit in den Behälter gelangen zu lassen, daß für den Aufschluß des Holzes zu Cellulose genügend Aufschlußmittel vorhanden sind. Eine Gefährdung der Holzschnitzel, die nach Wiederzuführen der Aufschlußflüssigkeit nicht von Flüssigkeit bedeckt bzw. umgeben sind, tritt nicht ein, .da sie durch die Tränkflüssigkeit vollkommen geschützt sind. Verwendet man also nach der Erzeugung des Unterdruckes Aufschlußflüssigkeit hoher Konzentration, so braucht man nur eine wesentlich geringere Flüssigkeitsmenge, als bisher erforderlich, in den Behälter einzubringen -und spart dadurch nicht nur an Aufschlußmitteln, sondern auch an dem erforderlichen Wärmeaufwand.
  • Versuche haben ergeben, daß es bei Anwendung des Verfahrens nach .der Erfindung möglich ist, sofort nach der Tränkung des Fasergutes .die Kochung bei einer Temperatur von etwa ioo° C zu beginnen, da die Tränkung so vollkommen ist, daß eine Gefährdung der Zellstoffasern nicht eintreten kann. Da der Aufschluß des Fasergutes in allen Teilen fast gleichzeitig stattfindet, wird eine wesentliche Verkürzung der Kochzeit, eine außerordentliche Schonung der Zellstoffasern und ein gleichmäßiger Zellstoff unter Anwendung geringster Mengen an Aufschlußmitteln und Wärme erzielt.
  • Wesentlich ist, daß die Aufschlußflüssigkeit vollkommen aus dein Aufschlußbehälter abgelassen wird, damit jedes Fasergutteilchen dein Unterdruck ausgesetzt wird und die anschließende Tränkung überall gleichmäßig erfolgt. Das Abziehen der Aufschlußflüssigkeit aus dem geschlossenen Behälter kann in der Weise erfolgen, daß man sie.bei geeigneter Lage des die ablaufende Flüssigkeit aufnehmenden Behälters unter dem Einfluß ihrer eigenen Schwere herauslaufen läßt. In diesem Falle muß der Aufnahmebehälter, in den die abzuziehende Flüssigkeit geleitet wird, tiefer liegen als der Aufschlußbehälter. Das Abziehen der Aufschlußflüssigkeit aus dem Aufschlußbehälter kann aber auch durch besondere Fördereinrichtungen, z. B. Flüssigkeitspumpen, Gebläse, Förderräder u. dgl., oder durch Druckverminderung in dein die abfließende Aufschlußflüssigkeit aufnehmenden Behälter erreicht oder begünstigt werden.
  • Obgleich sich eine ziemlich gleichbleibende Höhe .des Unterdruckes im Aufschlußbehälter durch die abfließende Aufschlußflüssigkeit von selbst einstellt, weil die aus dem Fasergut entfernte Luft sich ausdehnt, und andererseits bei etwa ansteigendem Unterdruck Gase aus der Aufschlußflüssigkeit entweichen, die von sich aus einen Ausgleich des Unterdruckes herstellen, kann der Unterdruck durch Einführen von Aufschlußflüssigkeit, Gasen oder Dämpfen in den Aufschlußbehälter geregelt werden.
  • Auf der Zeichnung ist an einem Beispiel veranschaulicht, wie die Erfindung .ausgeführt werden kann.
  • In der Zeichnung bedeutet i einen Zellstoffkocher, der in der üblichen Weise mit zellstoffhaltigem Fasergut und Aufschlußflüssigkeit gefüllt wird. Die Flüssigkeit wird durch die Leitung z, Pumpe 3 und die Leitungen ¢ und 5 nach Schließen der Ventile 1a und 13 in der Leitung 5 bei geöffneten Ventilen 8 und 9 in den Kocher eingeführt. Nach der Füllung mit Gut und Flüssigkeit wird der Deckel 6 des Kochers i verschlossen. Die Aufschlußflüssigkeit wird dann über die Leitung 5 nach Öffnen der Ventile 1a und 13 sowie Schließen der Ventile 8 und 9 mittels der Pumpe 3 aus dein Behälter q. herausgepumpt. Die abgeführte Flüssigkeit strömt hierbei durch den Injektor 7, in welchem die im oberen Kocherteil sich sammelnde Luft durch das Ventil io und die Leitung ii angesaugt und mit der Aufschlußflüssigkeit in die Vorratsbottiche zwecks Absorption der mit der Luft aus dem Kocher entwichenen Gase zurückbefördert wird. Wenn die Aufschlußflüssigkeit auf diese Weise aus dem Kocher i restlos entfernt ist, werden die Ventile 1a und 13 geschlossen sowie die Ventile S und 9 geöffnet und Aufschlußflüssigkeit über die Leitung -2, Pumpe 3 und die Leitungen und 3 in den Kocher i wieder eingeführt. Gegen Ende der Wiederzuführung der Aufschiießflüssigkeit kann der Deckel 6 so lange geöffnet werden, bis die noch im oberen Kocherteil befindliche, aus dem Fasergut entfernte Luft ausgetrieben ist.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. '"erfahren zum Aufschließen von Holz und anderem zellstoffhaltigen Fasergut unter Verwendung eines verschließharen Behälters, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschlußbehälter nach Füllung mit Fasergut und Aufschlußflüssigkeit sowie nach Schließung durch völliges Abziehen der Aufschlußflüssigkeit derart unter Unterdruck gesetzt wird, daß die in dem aufzuschließenden Fasergut befindliche Luft zum größten Teil ausgetrieben wird, worauf Aufschlußflüssigkeit in einer für den Aufschluß erforderlichen Menge wieder zugeführt und gekocht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß während des Abziehens der Aufschlußflüssigkeit aus dein Fasergut ausgetriebene und im oberen Teil des Aufschlußbehälters aufgespeicherte Luftgleichzeitig durch einen durch die abziehende Aufschlußflüssigkeit betriebenen Injektor abgesaugt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß gegen Ende der Wiederzuführung der Aufschlußflüssigkeit der obere Teil des Aufschlußbehälters so lange geöffnet wird, bis die aus dem Fasergut entfernte Luft aus dem Behälter ausgetrieben ist.
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