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Verfahren zum Abbau cellulosehaltiger Rohstoffe Die Erfindung bezieht
sich auf den Abbau cellulosehaltger Rahsroffe mit Hilfe von gasförmiger- Chlorwasserstoffsäure
in einer organischen, mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit und kennzeichnet sich
dadurch, daß der Rohstoff vor dem Eintragen in die Flüssigkeit mit konzentrierter
Salzsäure durchfeuchtet, dann in das Schwebemittel gebracht und unter Einleiten
von gasförmigem Chlorwasserstoff so lange behandelt wird, bis die Cellulose in gärfähige
Zucker übergeführt ist.
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Man hat bereits vorgeschlagen, cellulosehaltige Rohstoffe unter Benutzung
von Lösungen von Chlorwasserstoff in,organischen Flüssigkeiten mit gasförmigem Chlorwasserstoff
zu behandeln, jedoch die Behandlung zu unterbrechen, solange noch die Cellulose
trotz des erfolgten Abbaues unlöslich war. Dieses unlösliche Abbauprodukt hat man
dann in einer zweiten Stufe unter Einwirkung von erhöhter Temperatur und verdünnter
Säure in gärfähige Zucker übergeführt. Es wurde nun gefunden, daß man viel schneller
und mit besserer Ausbeute sowie unter Vermeidung von Nebenreaktionen zum Ziel gelangt,
wenn man den vorher mit konzentrierter Salzsäure durchfeuchteten und im Schwebemittel
verteilten Rohstoff so lange mit gasförmiger Chlorwasserstoffsäure behandelt, bis
die Cellulose unmittelbar und ohne Einschaltung einer zweiten Verfahrensstufe in
lösliche Stoffe übergegangen ist.
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Es hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, den Rohstoff,
beispielsweise das rohe Holzmaterial, vor dem Aufschluß bzw. vor dem Anfeuchten
mit wäßriger Säure weitgehend zu trocknen. Man kann die Durchfeuchtung mit wäßriger
Säure auch .an nicht getrocknetem Holzmaterial vornehmen, jedoch ist die Wirkung
einer solchen Behandlungsweise nicht so stark, als wenn man das Rohmaterial möglichst
weitgehend getrocknet hat. Durch den vorangehenden Trocknungspnozeß wird die Holzfaser
mürbe gemacht und aufgelockert.
Der nachfolgende Aufschluß mit Halogenwasserstoff
erfolgt an einem solchen Material gleichmäßiger und intensiver als an nicht getrocknetem
Rohstoff.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht es, den Aufschluß der
Cellulose in wesentlich kürzerer Zeit durchzuführen, als es bisher möglich war.
.Schon beim Durchfeuchten. insbesondere des getrockneten Holzes; mit konzentrierter
wäßriger Säure setzt der Aufschluß ein, der die Struktur des, Holzes für den nachfolgenden
eigentlichen Abbauprozeß in günstigem Sinne verändert und den Rohstoff für den Angriff
des in dem organischen Lösungsmittel gelösten gasförmigen Halogenwasserstoffes zugänglich
macht.
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Es wurde ferner festgestellt, daß es für die Wirkungsweise des eigentlichen
Aufschlußprozesses im Rührautoklaven von großer Bedeutung ist, wenn man das in der
vorbeschriebenen Weise vorbereitete, vorgetrocknete und mit wäßriger Säure vorbehandelte
Gut nicht sofort in den Autoklaven bringt und dort weiterverarbeitet, sondern erst
eine Zeitlang in der vorbereiteten Form sich selbst überläßt. Die Dauer dieser ohne
Bewegung des Gutes und ohne Kühlung vor sich gehenden Vorbehandlung richtet sich
nach der Natur und der Teilchengröße des Holzmaterials und kann auf etwa 1 bis 8
Stunden bemessen werden. Die günstigste Zeit wird jeweils durch Versuche festgestellt.
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Das Verfahren bringt den wesentlichen Vorteil zeit sich, daß hierbei
im Gegensatz zu der bisherigen Arbeitsweise die Halogenwasserstoffbilanz aufgeht,
d. h. daß die für einen Aufschluß benutzte Menge an gasförmigem Halogenwasserstoff
vollkommen in Gasform, d. h. in der gleichen, für den Aufschluß der nächsten Charge
benötigten Menge wiedergewonnen werden kann. Bei den bekannten Verfahren wurde von
dem feuchten Holz immer eine gewisse Menge des im organischen Lösungsmittel gelösten
Halogenwasserstoffes verbraucht, bis schließlich die im Holz vorhandene Wassermenge
mit dem Halogenwasserstoff vollkommen abg esättigt war. Bei der Wiedergewinnung
des gasförmigen Halogenwasserstoffes aus der von der Holzmasse getrennten Säureflüssigkeit
durch Abtreiben blieb dementsprechend ein überschuß an wäßriger Salzsäure zurück,
der nicht restlos in Form von gasförmiger Salzsäure für den Aufschluß der nächsten
Charge verwertbar gemacht werden konnte. Wird nun das Holzmaterial, insbesondere
wenn es vorher weitgehend getrocknet worden ist, -mit konzentrierter wäßriger Salzsäure
durchfeuchtet, so wird für den Sättigungsvorgang keine gasförmige Salzsäure mehr
verbraucht, und der in Form von wäßriger Säure anfallende Anteil findet immer wieder
für die beschriebene Vorbehandlung Verwendung. Ausführungsbeispiel Waldfeuchtes
Holz (Knüppel, Abfälle) wird in einer Hackmaschine :auf Stücke von etwa 5 bis 6
mm Größe zerkleinert und auf ungefähr 95% Trockensubstanz getrocknet. lookg Trockenholz
werden in einer Mischmaschine mit 751 konzentrierter Salzsäure von einem spez. Gewicht
von 1,15 (etwa 3o0'o HCl-Gehalt) unter ständigem Rühren besprüht. Das so erhaltene
Produkt läßt man 6 bis 8 Stunden stehen. Inzwischen werden in einem druckfesten
Aufschlußgefäß mit Rühr- oder L mpumpeinrichtung 1 ooo 1 eines Gemisches von Benzin
und Tetrachlorkohlenstoff auf etwa 8 bis 1o° C gekühlt, und hierauf wird das vorbehandelte
Holzeingetragen. Nach Ingangsetzung der Kühlvorrichtung werden unter ständigem Kühlen
weitere Säuremengen in Gasform eingeblasen, bis sich ein Druck von 1 bis 2 atü einstellt,
wozu etwa 23,5 kg H Cl-Gas notwendig sind. Nach 2 bis 6 Stunden, je nach Beschaffenheit
des Holzes, ist der Aufschluß beendet. Das eingeblasene H Cl-Gas wird abgeblasen
und für weitere Aufschlüsse verwendet und das fertige Produkt auf einer Nutsche
von überschüssigem Lösungsmittel befreit und in strömender Luft getrocknet. Die
hierbei frei werdenden Säuredämpfe werden in einem Rieselturm durch kaltes Wasser
durch Berieselung niedergeschlagen und die hierdurch gewonnene konzentrierte Säure
zum Besprühen bei der nächsten Charge wieder verwendet.