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Verfahren zum Verschwelen aus alkalischen Ablaugen erhaltener Trockenmassen
Es ist bekannt, zur Aufarbeitung alkalischer Ablaugen, wie sie beispielsweise beim
alkalischen Aufschluß von Espartogi-as oder Holz zwecks Gewinnung von Cellulose
anfallen oder beim vollständigen Zerkochen von Holz in Alkalilauge unter Druck bei
höherer Temperatur erhalten werden, durch Zusatz von Oxyden des Bariums, Strontiums,
Calciums u..dgl. in pulverige, für die trockene Destillation geeignete Massen überzuführen.
Man hat vorgeschlagen, diese pulverigen Massen in von außen geheizten Drehrohröfen
zu destillieren. Eine derartige Destillation führt aber nicht zum Ziele, einmal
wegen der im Drehofen unvermeidlichen Überhitzungen, gegen welche die aus der Holzsubstanz
stammenden Destillate besonders empfindlich sind, zum anderen wegen der in diesen
Ofen auftretenden großen Staubmengen, die die wirtschaftliche Abscheidung der öligen
und der wäßrigen Destillate zur Unmöglickeit machen.
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Es hat sich nun gezeigt, daß die Weiterverarbeitung dieser pulverigen
Massen. auf dem Wege der Destillation sich in sehr einfacher Weise durchführen läßt,
wenn. man aus diesen Massen ohne Zusatz irgendwelcher Bindemittel oder Füllstoffe
in an sich bekannter Weise hergestellte Briketts einer Schwelung in schachtförmigen
Apparaten mit überhitztem Wasserdampf unter Einhaltung bestimmter Schwelbedingungen
unterwirft.
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Durch die Anwendung in Form haltbarer Briketts ist die Gesamtmenge
der zu destillierenden pulverförmigen Massen in gleichgeformte Einzelkörper aufgeteilt.
In jedem einzelnen Körper kann sich unter der Einwirkung von strömendem überhitztem
Wasserdampf als Spülmittel eine äußerst schonende Destillation abspielen, die in
ihrer Wirkung einer mit Vakuum und überhitztem Wasserdampf arbeitenden Destillation
gleichkommt. Hierbei werden die Destillationsprodukte beim Austritt aus dem Brikettlurch
.das Spülmittel momentan abgeführt.
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Bei dieser Behandlungsweise wird nicht allein die Ausbeute an wertvollen,
wasserlöslichen Produkten, wie Aceton, Methylalkohol, Methyläthylketon, erhöht,
sondern auch die wasserunlöslichen Destillationsprodukte erfahren sowohl in qualitativer
als auch quantitativer Hinsicht eine wesentliche Verbesserung.
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Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens liegt ferner .darin, daß
die Wiedergewinnung der Alkalien und der Erdalkalien nach der Wasserdampfdestillation
der pulverigen Massen in brikettiertem Zustande in senkrechten
Schwelschächten
mit wesentlich geringeren Schwierigkeiten, geringerem Aufwand an Zeit und Kosten
und auch vollständiger gelingt.
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Die nach den eingangs erwähnten Verfahren beispielsweise aus Buchenholzspänen
usw. erhaltenen pulverigen Massen werden einer Eiform- oder Kissenwalzenpresse zwecks
Verformung zugeführt. Im allgemeinen lösen sich die erhaltenen Briketts direkt aus
den Formmulden. Sollte dies besonders bei Inbetriebnahine der Pressen, solange die
Formmulden sich noch nicht blank gelaufen haben, noch nicht der Fall sein, so läßt
sich das Loslösen der Briketts leicht durch Einstäuben mit fein gemahlenem Kalk
oder anderen geeigneten Einstäubungsmitteln bewirken. Die an sich recht festen Briketts
«-erden sofort dem Schwefelschacht zugeführt oder in dichten Bunkern aufbewahrt,
um ein Anziehen von Wasser zu vermeiden. Gebildeter Brikettabrieb läßt sich ohne
Anstände bei der Brikettierung der pulverförmigen Massen wiederverwenden, ohne daß
die Güte des Briketts darunter leidet.
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Es ist für die Durchführung des Schwelprozesses von Wichtigkeit, die
Briketts in gut durchgewärmtem Zustande dem Schwelschacht zuzuführen, was am besten
dadurch geschieht. daß man die etwa alle halbe Stunden dein Schwelschacht zuzuführende
Brikettmenge mit einem auf etwa i5o bis 2oo° etwärnrten Luftstrom von ausreichender
Menge in einem offenen oder geschlossenen, auf den Schwelschacht aufgesetzten Fülltrichter
behandelt, wobei gegebenenfalls auch die bei dieser Vorwärmung etwa entbundenen
Destillationsprodukte gewonnen werden können.
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Der Schwelschacht muß von genügender Höhe sein. um ein zu schnelles
Anwärmen der Briketts und ein dadurch eintretendes Schmelzen, Backen und Blähen
der stark alkalischen organischen Substanz ztt vermeiden. Im allg.emeinen genügt
ein Schwelschacht von 4. bis 5 m mittlerer Höhe. Lm auf alle Fälle in dieser Hinsicht
sicher zu gehen; empfiehlt es sich, die zur Destillation der Briketts erforderliche
Dampfmenge, die zu etwa i kg je kg Briketts gewählt wird, zu teilen und etwa '/;
der Dampfmenge ungefähr 2 m unter dem Füllschacht an einer Stelle oder an mehreren
Stellen mit einer Temperatur von etwa 200°, aber völlig frei von mitgerissenem Wasser,
einzuführen. Der Rest der Dampfmenge wird mit einer Temperatur von etwa 5oo' am
unteren Ende :des Schwelschachtes durch seitliche Düsen oder einen Verteilerrost
eingeblasen.
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Auf diese Weise gelingt es, auch diese leicht schmelzbaren Briketts
in einem eisernen Schwelschacht mit großen Durchsätzen vollständig abzuschwelen
und dabei einen dichten Schwelrückstand, bei dein die ursprüngliche Brikettform
vollständig erhalten bleibt und der steinhart ist, zu gewinnen. Auch beim Abführen
des Schwelrückstandes aus dem Schwelschacht mit Hilfe eines WasserN-erschlusses
bleibt die beschriebene günstige Beschaffenheie erhalten, die trotzdem überraschenderweise
gestattet, die Auslaugung des vorhandenen freien Alkalis bzw. der gebildeten wasserlöslichen
Alkalicarbonate in Auslaugeapparaten einfachster Konstruktion in kürzester Zeit
so gut wie vollständig durchzuführen.
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Die auch nach diesem Auslaugeprozeß noch erhalten gebliebene Brikettform
gestattet ferner, das Brennen in einfachen, leistungsfähigen Schachtöfen mit Gasfeuerung
an Stelle der teueren Drehrohröfen vorzunehmen. Die außerordentlich feine und gleichmäßige
X-erteilurig der Kohle in dem Mineralskelett be-(Yünstigt in sehr vorteilhafter
Weise den Brennprozeß unterhalb iooo°. Oberhalb iooo° muß das Brennen dagegen mit
oxydierender Flamme ausgeführt werden. Trotzdem gelingt die freiwillige Cberführung
des Bariumcarbonates in Otvd unterhalb i 5@@0=', weil die Anwesenheit von Calciumoxvd
das Brennen 1)egünstigt.
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Bemerkenswert ist der Umstand, daß die erzeugten Briketts während
des Schwelvorganges erheblich an Festigkeit zunehmen und diese Festigkeit auch während
des Lauge- und Brennprozesses nicht einbüßen. Dies hat zur Folge, daß sich das Gesamtverfahren
mit ganz geringen Verlusten durchführen läßt und daß die Destillationsprodukte in
ganz vorzüglicher Reinheit und in größerer Ausbeute erhalten werden. Namentlich
wirkt sich dies bei den wasserunlöslichen Olen aus, die sich bei der zunächst angewandten
indirekten Kühlung der den Schwelschacht verlassenden Gase und Dämpfe glatt und
vollständig von dem wäßrigen Kondensat trennen. Die den ersten. Kühler verlassenden
Gase, in denen ein nicht unbeträchtlicher Anteil an wertvollen, wasserlöslichen
Produkten und wasserunlöslichen Leichtölen enthalten ist, bieten der weiteren Auswaschung
mit Aktivkohle oder geeigneten Waschflüssigkeiten keinerlei Schwierigkeiten, da
sie staubfrei sind und somit eine lange Inbetriebhaltung der Waschapparaturen gewährleisten.
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An Stelle von Wasserdampf allein läßt sich mit dem gleichen Vorteil
auch jedes andere kohlensäurefreie Spülgas, u. a. auch der im Prozeß selbst anfallende
Wasserstoff bzw. ein Teil der anfallenden Destillationsgase in Mischung mit .`'Wasserdampf
verwenden. Die ausschließliche Verwendung von Wasserdampf hat indessen den Vorteil,
daß die restlose Gewinnung der am leichtesten siedenden
Destillationsprodukte
mit größerer Sicherheit gelingt.
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Die nachstehenden Zahlen zeigen die mit dem Verfahren gemäß der Erfindung
erzielbarenAusbeuten an Lösungsmitteln und Treibstoffen aus Holz (sowohl Tannenholz
als auch Buchenholz), wobei bemerkt wind, daß das im Schwelprozeß zunächst anfallende
Schweröl durch Destillation in ein Schw erölldestillat und einen viscosen Rückstand
(,Schmi.eröl) zerlegt wird. Das Schweröldestillat wird dabei mit dem im Verfahren
selbst anfallenden Wasserstoff (in einer Menge von etwa so/o vom Holzgewicht) einer
spaltenden Hydrierung unterworfen. Es ergeben sich auf diese Weise aus
| i. Tannenholz |
| a) Methylalkohol ..... =E 2,5% |
| b) Aceton............ = 5,00/0 |
| c) Methyläthylketon, |
| Isopropylalkohol.:. = 3,00/0 |
| d) Butylalkohol ...... - q.,00/0 a) Lösungsmittel
..... = 1q.,50/0 |
| e) Leichtöl . . . . . . . = 5,5'1 0 |
| f@ hydr. Schweröl .... = q.,00/0 b) Treibstoffe
. . . . . . . . = 9,50/0 |
| g) Schmieröl . . . . . . . . = 1,o0/0 c) Schmieröl .
. . . . . . . . = i,00; 0 |
| insgesamt . . . . ..... = 25,o0;0 insgesamt .. ... . . ..
= 25,o0/0 |
| z. Buchenholz |
| a) Lösungsmittel ..... = 18,5% |
| b) Treibstoffe . . . . . . . . - 13,50/0 |
| c) Schmieröl......... = i,00/0 |
| insgesamt . . . . . . . . . = 33,o0/0 |
Das als Treibstoffe bezeichnete Erzeugnis weist die Eigenschaften eines normalen
Erdölbenzins oder eines aus Braunkohlenteer auf dem Wege -der spaltenden Hydrierung
hergestellten Braunkohlenbenzins auf. Man kann aber auch die höheren Alkohole und
Ketone mit zum Benzin nehmen und gelangt auf diese Weise zu einem hochklopffesten,
kältebständigen Holztreibstoff von etwa folgenden Eigenschaften:
| Spez. Gewicht bei 15° ..................... 0,8o8 |
| Oberer Heizwert, kcal/kg .................. 9266 |
| Siedeverhalten |
| Siedebeginn ° C ......................... 50 |
| Es gehen über: Volumprozent |
| -ioo° C:............................... 55 |
| -150° C................................ 83 |
| -200° C............................. ... 96 |
| Kennziffer ... » .......... . ................. i09 |
| Schwefelgehalt, Gewichtsprozent ............ 0,o1 |
| Wassergehalt ............................. wasserfrei |
| Farbe .................................... wasserklar |
| Abkühlung auf -7o bis -8o° . . . . . . . . . . . . . noch keine
Abscheid. |
| Oktanzahl..................... ........ ... ioo |
Alles in allem bedeutet das vorstehend beschriebene Verfahren für die Aufbereitung
von alkalischen Ablaugen organischer Stoffe durch die bereits bekannte Überführung
derselben in pulverförmige Massen in Koinblnation mit deren Destillation in Brikettform
mit Überhitztem Wasserdampf im Spülgasverfahren sowohl im Hinblick auf die Beschaffenheit
und. Ausbeute der gewonnenen Stoffe als auch hinsichtlich der verbesserten Regenerierung
des erzeugten Schwelrückstandes einen erheblichen Fortschritt und sichert den in
dieser Richtung technisch oft versuchten Arbeiten einen vollen Erfolg.
:Es
ist zwar bekannt, Ablaugemassen, die durch Versetzen eingedickter Sulfitzellstoffablauge
mit Ilagerungsmitteln erhalten werden, in geformtem Zustande einer Schwelung zu
unterwerfen. Diesem bekannten Verfahren fehlen aber alle diejenigen Merkmale des
erfindungsgemäßen Verfahrens, die außerdem noch notwendig sind, um einmal einen
ungestörten Verlauf der Schwelung zu gewährleisten, zum anderen Höchstausbeuten
an Leicht- und Schwerölen zu erhalten, die auch hinsichtlich der Beschaffenheit
befriedigen.