DE713610C

DE713610C - Verfahren zum Verzuckern von Holz oder anderen cellulosehaltigen Stoffen mit Salzsaeure unter Zusatz von Katalysatoren

Info

Publication number: DE713610C
Application number: DES139495D
Authority: DE
Inventors: Dr Ludwig Schmidt
Original assignee: SUEDDEUTSCHE HOLZVERZUCKERUNGS
Current assignee: SUEDDEUTSCHE HOLZVERZUCKERUNGS
Priority date: 1939-12-08
Filing date: 1939-12-08
Publication date: 1941-11-11

Description

Verfahren zum Verzuckern von Holz oder anderen cellulosehaltigen Stoffen mit Salzsäure unter Zusatz von Katalysatoren Zur Verzuckerung von Holz mit Salzsäure verwendet man überkonzentrierte Salzsäure Zeit einem Gehalt von 39 bis 42 Gewichtsprozent H CL Nur in dieser Konzentration vermag die Salzsäure bei Temperaturen oberhalb io bis 3o°C die Cellulose aufzuschließen und .aufzulösen.
Es ist bekannt, daß Salzsäure mit einer Säurekonzentration, die niedriger als 39 bis 42 Gewichtsprozent ist, Holz ,aufzuschließen vermag, doch ist der Aufschluß hierbei nicht vollständig. Die nachträgliche Einwirkung von 42gewichtsprozentiger Säure ist hierzu noch notwendig.
Die vorliegende Erfindung hat nun ein Verfahren zum Aufschließen von Holz oder ähnlichen cellulosebaltigen Stoffen mittels konzentrierter Salzsäure in der Kälte zum Gegenstand, wobei dieser Salzsäure geringe Mengen katalytisch wirkender Stoffe zugesetzt werden. So wurde gefunden, daß bei Zusatz geringer Mengen Schwefelsäure, und zwar nur i -bis 2 Gewichtsprozent zur Salzsäure, statt mit 39- bis 42gewichtsprozentiger Salzsäure mit einer nur 37gewichtsprozentigen Säure ein vollständiger Aufschluß erreicht wird.
Genau wie Schwefelsäure wirken noch eine Reihe anderer Stoffe, so. z. B. Chlorzink, Wolframsäure und Ceroxyd.
Beispielsweise hat Beine 37;gewichtsprozentige Salzsäure mit einem Gehalt von 4,7 G-e-,, wichtsprozent Zinkchlorid oder o,o9 Gewichtsprozent Wolframsäure oder o,9 Gewichtsprozent Ceroxyd eine ,ebenso- starke Aufschließungskraft wie eine 39- bis 42gewichtsprozentige Salzsäure.
Ähnlich katalytisch wirkt die Komplexverbindung, Berphosphorsäure, von der ein 45prozentiger Zusatz zur 37gewichtsprozentigen Salzsäure genügt, um deren Lösekraft zu steigern.

Während die 37gewichtsprozentige Salzsäure ohne Zusätze nur etwa zwei Drittel der verzuckerungsfähigen Anteile des Holzes aufzuschließen vermag, gelingt nach Zusatz der

genannten Katalysatoren in etwa den erwähn-

ten Konzentrationen die Verzuclcerung- voll-

ständig, wobei Ausbeuten erhalten werden, die

bis 5 0:'o über den Ausbeuten eines Aufschlu

ses mit 42gewichtsprozentiger Säure bei .

wendung ein und derselben Holzsubstanz I

gen. Durch den Gebrauch verdünnterer Sauren

werden somit die Aufschlußbedinb-ungen gemildert und eine Zuckerzerstörung verhindert. Dies ist ein besonderer Vorteil des Verfahrens. Die An w-endung von 37ge@viclitsprozentiger Salzsäure zum Holzaufschluß gestaltet das Verfahren rentabler. 37gewichtsprozentige Salzsäure ist Handelsware, sie ändert bei Temperaturen bis 30°C ihre: Konzentration nicht merkbar. Während höherkonzentrierte Säuren unter besonderen B@-dingungen, z. B. starker Kühlung, hergestellt werden müssen, sind sie bei Temperaturezi über i o" C unstabil. Man kann nach der Erfindung durch Verbindung der Katalysatoren den Aufschluß mit Handelssäure durchführen und vermeidet dabei das kostspielige Aufkonzentrieren der Säure und erhebliche durch Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt der Luft bedingte Salzsäureverluste.

Verwendet man Schwefelsäure als Katalysator in Verbindung mit 37gewichtsprozentiger Salzsäure zum Aufschluß des Holzes, so dient die als Katalysator zugesetzte Schwefelsäure gleichzeitig als Mittel zur vollständigen Austreibung der Salzsäure beim Eindampfen der Salzsäure-Holzzucker-Lösung im luftverdünnten Raum. Bisher war es üblich, die Schwefelsäure der stark eingedickten Hblzzuckerlösung durch Injektion zuzufügen. Durch die hierbei auftretende lokale überhitzung ließ sich .eine gewisse Zuckerzerstörung nicht vermeiden. Dies fällt nach der Erfindung jetzt weg, da die Schwefelsäure bereits in der abgezogenen Holzzuckerlösung in verdünnter Form vorhanden ist, sich beim Eindicken konzentriert und so die leichter flüchtige Salzsäure vollständig austreibt.
Der Zusatz der Katalysatoren erfolgt zweckmäßig zu der etwa 23- bis 27gewichtsprozentigen Kondensatsalzsäure der Verdampfung, worauf die Salzsäure auf 37 Gewichtsprozent in bekannter Weise aufkonzentriert wird.
Die Katalysatoren lassen sich im Gange des Aufarbeitungsverfahrens leicht vollständig entfernen und können wie z. B. Wolframsäure, Zinkchlorid und Ceroxyd gegebenenfalls wiedergewonnen werden.

In Verbindung mit höchstkonzentrierter Salzsäure, die durch zusätzliches Einleiten von gasförmiger Salzsäure erreicht wurde, ist zwar der Zusatz von Katalysatoren schone vorgeschlagen worden. Abgesehen davon, daß hierbei keine Wirkung der vorgeschlagenen Katalysatoren beobachtet werden konnte, war

immer noch höchstkonzentrierte Säure nLot-

wendig, die bei dem vorliegenden Verfahren

gerade durch weniger konzentrierte, billigere

Handelssäure ersetzt werden kann. Auch

ttnische von Salzsäure und Essigsäurt oder`

",Salzsäure und Schwefelsäure sind schon zur

t'erzuckerung angewendet worden. Dabei ist

aber immer so viel zusätzliche Säure not-, wendig i z. B. 4 Teile Essigsäure auf i Teil Salzsäure), daß die Aufarbeitung der zusätzlichen Säure bziv. ihr Verlust, z. B. durch die notwendige Neutralisation der Schwefelsäure. für eine wirtschaftliche Verzuckerung ini Großbetrieb untragbar ist.

Demgegenüber beruht die vorliegend` Erfindung auf der Verwendung von nur ganz geringen Mengen von Katalysatoren in Verbindung mit billiger Salzsäure innerhalb eines verhältnismäßig eng-begrenzten Konzentrationsbereiches.
Zur Herstellung von Holzzuckerlösungen nach vorliegender Erfindung wird folgenderf maßen verfahren Beispiel i --,kg Holzspäne werden mit 81 Säure versetzt. Die Säure enthält auf 8 1 44vOlumprozentiger Salzsäure (= 9,52kg einer 37gewichtsprozentigen Säure) Zoo g 98- bis i ooprozentige Schwefelsäure.
Nach iostündiger Einwirkungszeit bei einer Temperatur um 2o°C wird die Säure-Zucker-Lösung vom ungelösten Ligniit abgetrennt und der Rückstand mit Wasser bis zur schwachen Säurereaktion ausgewaschen. Die vereinigten Auszüge dampft man im luftverdünnten Raum bis zum dicken Sirup und nur schwachen Chlorionenreaktion ein. Die Lösung wird in bekannter Weise invertiert. die Schwefelsäure mit Kreide neutralisiert und das Filtrat zum Sirup eingedickt. Das als Rückstand hinterbleibende Lignin hat bei der Nachverzuckerung weniger als 20.,'o red. Zucker.
Beispiele iog getrocknete Holzspäne werden in einer 25o-,--Flasche mit 8o ccm 44volumprozentiger Salzsäure (- 95,2 g einer 37 gewichtsprozentigen Säure) übergossen und o,og g Wolframsäure zugegeben. Nach 6stündigem Stehen wird die Säure abgetrennt und das Lignin ausgewaschen. Die vereinigten Lösungen enthalten 6,3g red. Zucker entsprechend einem Stvw. von 630,o. Das abgetrennte Lignin enthält keine zu red. Zucker aufspaltbaren Substanzen.

Claims

' PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Hydrolyse von Holz oder ähnlichen Pflanzenstoffen mit konzentrierter Salzsäure, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrolyse anstatt mit höchstkonzentrierter Säure mit über etwa 36prozentiger, vorzugsweise 37prozentiger Salzsiiure in Gegenwart geringer Mengen von Katalysatoren - beispielsweise Schwefel-, säure (etwa 1,7 Gewichtsprozent) oder Ceroxyd (et`va o,9 0Zö) oder Wolframsäure (etwa o,o9 0;o) oder Zinkchlorid (etwa 4,5 % ) oder Borphosphorsäure (etwa 4., 5 N) - durchgeführt wird.
2. Verfahren zur Hydrolyse von Holz . nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, ,daß die als Katalysator zugesetzte Schwe-..°lelsäure beim Eindampfen der sauren Holzzuckerlösungen zum Austreiben der Salzsäure verwendet wird.