DE758940C - Verfahren zum Abbau cellulosehaltiger Rohstoffe - Google Patents

Description

Es ist bereits vorgeschlagen worden, cellulosehaltige Rohstoffe mit Hilfe von Chlorwasserstoff in einem Schwebemittel dadurch abzubauen, daß man die Hydrolyse in mehreren Stufen vornimmt. Man geht dabei so vor, daß der gegebenenfalls mit konzentrierter Salzsäure befeuchtete Rohstoff in feiner Verteilung in das Reaktionsgefäß eingebracht wird, in welchem sich eine organische Flüssigkeit befindet, die dazu dient, das Rohmaterial

in Suspension zu halten. Dieses Schwebemitte] ist vorzugsweise Dekahydronaphthalin.

In der ersten Stufe des Verfahrens, der sog. Kalthydrolyse, werden sowohl der Rohstoff als auch das Schwebemittel tief abgekühlt. Unter Aufrechterhaltung der tiefen Temperatur mit Hilfe von Kühlschlangen, die im Reaktionsgefäß angebracht sind, wird Chl'orwasserstoffgas eingeleitet. Dabei erhöht sich die Konzentration der Salzsäure an den

cellulosehaltigen Rohstoffteilchen auf 40% H Cl und darüber, und bei dieser Konzentration tritt die Umsetzung in die ersten Zwischenprodukte ein, die vermutlich Hydrocellulose darstellen.

Als Material für das Reaktionsgefäß, soweit die Oberflächen mit dem Reaktionsgut oder den Dämpfen in Berührung kommen, wird vorteilhaft Silber verwendet, welches oberflächlich mit einer Schicht von Chlorsilber überzogen ist. Dieses Material ist gegenüber der Einwirkung von kalter und warmer Säuren widerstandsfähig und vermag auch erhebliche Temperaturdifferenzen auszuhalten. Die zweite Stufe, die Warmhydrolyse, wird in der Regel im gleichen Gefäß durchgeführt. Bei der Warmhydrolyse wird der Gefäßinhalt auf etwa 60 bis 7ο³ erhitzt. Dieselben Schlangen, welche früher als Kühlschlangen gedient haben, werden in der zweiten Stufe des Verfahrens als Heizschlangen benutzt. Gleichzeitig wird vorteilhaft das Reaktionsgefäß unter einem verminderten Druck gehalten, um die überschüssige Salzsäure in Form von SaIzsäuregas abzusaugen. In der zweiten Stufe des Verfahrens vollzieht sich der Abbau der bei der Kalthydrolyse gewonnenen Zwischenprodukte bis auf reduzierende Substanzen, die aber noch nicht gärfähig sind. Bei der bekannten Durchführung des Verfahrens wird nach Beendigung der Warmhydrolyse von unten her Wasser in das Reaktionsgefäß eingeleitet und damit das Schwebemittel verdrängt. Das Reaktionsprodukt sinkt in das Wasser und wird in der dritten Stufe des Verfahrens in Wasser verkocht. Diese dritte Stufe, welche man als Invertierung bezeichnet, führt die gebildeten Abbauprodukte , in Glucose zurück, und man erhält gärfähige Würzen, die der weiteren Verarbeitung zugeführt werden können.

Es wurde nun gefunden, daß man die dritte Verfahrensstufe weglassen kann, wenn man j bei der Warmhydrolyse gegen das Ende der Umsetzung die Erhitzung des Reaktionsgemisches über 75° hinaustreibt. Die Erhöhung der Temperatur muß so weit gehen, j daß das Schwebemittel in leichtes Sieden ge- j langt. Wenn als Schwebemittel Dekahydronaphthalin angewendet und bei einem Unterdruck von etwa 600 mm gearbeitet wird, genügt eine Erhitzung, die zwischen 75 und ioo° liegt. Im allgemeinen braucht die Temperatur nicht höher gesteigert werden, wenn man aber auf etwa 1 io° geht, kann man die Reaktionsdauer herabsetzen.

Durch das Sieden des Schwebemittels im

Vakuum wird der Salzsäuregehalt innerhalb des Reaktionsproduktes des Schwarzzuckers so "weit herabgedrückt, daß die Invertierung, nämlich die Rückführung der gebildeten Polymerisationsprodukte oder Anhydride in Glucose schon vor sich geht, ohne daß man erst die Xachverkochung ausführen muß.

Man erzielt auf diese Weise eine erhebliche Vereinfachung des Verfahrens, weil man praktisch mit zwei Arbeitsstufen auskommt, wobei in der zweiten Stufe gegen Ende des Vorganges eine leichte Temperaturerhöhung einsetzt.

Das Kondensat kann wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden, indem man es unmittelbar bei der Kalthydrolyse zusetzt. Selbstverständlich muß das Kondensat vorher auf die Temperatur abgekühlt werden, welche bei der Kalthydrolyse einzuhalten ist. Dabei sind keine großen Kühlleistungen aufzubringen, denn die spezifische Wärme des Dekahydronaphthalins beträgt nur 0,38. Auch für die Kondensation kann man infolgedessen Wasser verwenden. Als Kondensatoren oder Wärmeaustauscher kommen Vorrichtungen in Betracht, die korrosionsfähig sind, also beispielsweise emaillierte Apparate oder vorteilhafter Vorrichtungen, die an den gefährdeten Oberflächen aus mit Silberchlorid überzogenem Silber bestehen.

Das neue Verfahren gestattet nicht nur, eine Arbeitsstufe einzusparen, sondern setzt auch den Salzsäureverlust weiter herab.

Bei dem vorliegenden Verfahren werden das durch Kondensation gewonnene Dekahydronaphthalin und die wäßrige Salzsäure nach entsprechender Abkühlung dem Schwebemittel im Reaktionsgefäß für die Kalthydrolyse wieder zugesetzt. Bevor man nun das getrocknete Holz einträgt, wird mit dem Rührwerk aus der Salzsäure und dem Dekahydronaphthalin im Reaktionsgefäß eine Emulsion erzeugt. Nachdem die Emulsion erreicht ist, trägt man das trockene Holz ein. Das Holz absorbiert aus dieser Emulsion die wäßrige Salzsäure sehr schnell, wodurch die Emulsion zerfällt und das Dekahydronaphthalin klar zurückbleibt. Der Aufwand an gasförmiger Salzsäure ist dann \"erhältnismäßig gering, wobei die gasförmig abgesaugte Salzsäure _aus_der Warmhydrolyse nach entsprechender Kühlung sofort wieder verwendet werden kann. Der Kreis wird daher sehr eng ge- no schlossen.

Ausführungsbeispiel

100 kg Holz mit etwa 20% Wasser und einer Korngröße zwischen 2 und 5 mm, somit kg Holztrockensubstanz, werden in 700 1 Dekahydronaphthalin von o° eingetragen. In diesem Schwebemittel befinden sich etwa 20kg 36%ige wäßrige Salzsäure. Das Gemisch wird unter kräftiger Rührung mit gasförmigem Chlorwasserstoff behandelt. Die Reaktionszeit beträgt 30 Minuten. Während der Kalthydro-

lyse steigt die Temperatur bis auf 12⁰ an und wird durch Kühlen wieder auf io° hinuntergedrückt. Nach Beendigung der Kalthydro-

, lyse wird das Gemisch erwärmt, bis eineTemperatur von 8o°' erreicht ist. Dabei entweicht das in das System eingebrachte Salzsäuregas.

Sobald die Temperatur etwa 50⁰ erreicht hat, gehen auch merkliche Mengen von Dämpfen des Schwebemittels sowie von wäßriger SaIzsäure mit über.

Während der Erwärmung wird das Reaktionsgefäß allmählich unter Unterdruck gesetzt, und der Unterdruck wird bis auf 700 mm gesteigert.

Die aus dem Reaktionsgefäß abströmenden • Dämpfe werden in einem Wärmeaustauschapparat, der anfangs mit Wasser und im letzten Teil mit Sole gekühlt wird, niedergeschlagen. Die Kondensate, welche Dekahydronaphthalin und wäßrige Salzsäure enthalten und in einer Menge von etwa 25 kg anfallen, werden wieder in das Reaktionsgefäß zurückgebracht und geben dem Schwebemittel den eingangs erwähnten Gehalt an 20 kg 36%iger Salzsäure.

Das im ersten Teil der Warmhydrolyse anfallende Chlorwasserstoffgas wird in einem Gasbehälter aufgefangen und bei der nächsten Warmhydrolyse mit Hilfe von Gaspumpen in das Reaktionssystem eingeführt.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Abbau cellulosehaltiger Rohstoffe in einem Schwebemittel in zwei TempeAturstufen, einer Kalthydrolyse mit Tiefkühlung und einer Warmhydrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß man zu Ende der Warmhydrolyse die Temperatur auf 75 bis iio° steigert und die Dauer der Erhitzung so bemißt, daß die Invertierung in dieser Stufe abgeschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zu Ende der Warmhydrolyse das Schwebemittel zu leichtem Sieden bringt.

3..Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schwebemittel Dekahydronaphthalin verwendet und nach Beendigung der Kalthydrolyse mit einem Unterdruck von etwa 600 mm arbeitet.

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