DE860201C - Verfahren zum Aufschluss von Holz oder anderen cellulose- und hemicellulosehaltigen verholzten Naturstoffen - Google Patents

Verfahren zum Aufschluss von Holz oder anderen cellulose- und hemicellulosehaltigen verholzten Naturstoffen

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DE860201C
DE860201C DEB6916D DEB0006916D DE860201C DE 860201 C DE860201 C DE 860201C DE B6916 D DEB6916 D DE B6916D DE B0006916 D DEB0006916 D DE B0006916D DE 860201 C DE860201 C DE 860201C
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DE
Germany
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wood
digestion
alkaline earth
lignified
hemicellulose
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Expired
Application number
DEB6916D
Other languages
English (en)
Inventor
Hans Dr Krzikalla
Leonhard Dr Schuler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/16Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
    • C07C51/295Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with inorganic bases, e.g. by alkali fusion

Description

  • Verfahren zum Aufschluß von Holz oder anderen cellulose- und hemicellulosehaltigen verholzten Naturstoffen Es ist bekannt, Holz mit alkalischen Mitteln zu behandeln. Am wichtigsten sind :die Verfahren zur Darstellung des Natronzellstaffs mit Natronlauge und Natriumsalzen, bei denen das Lignin und Nebenbestandteile, wie Pentosane, in Lösung gebracht werden. Die löslich gewordenen Anteile des Holzes, einschließlich der durch geringen Abbau der Cellulose gebildeten Oxycarbonsäuren, wie Milchsäure und Saccharinsäuren, finden sieh bei den Natronzellstoffverfahren in der alkalischen Ligninlösung. Sie sind nur umständlich von den dunklen, gelösten Zersetzungsprodukten des Lignins zu trennen und werden üblicherweise bei der Wiedergewinnung der Natriumverbindungen verbrannt. Die Cellulose wird bei diesem Verfahren, das mit Natronlauge, Natriumsulfid und Natriumsulfat ausgeführt werden kann, weitgehend geschont. Ferner ist es bekannt, Lignin allein, wie es z. B. bei der Holzverzuckerung erhalten wird, mit alkalischen Mitteln zu behandeln, wobei alkalilösliche Produkte entstehen, die verschiedenartige technische Verwendung, z. B. auf dem Kunststoffgebiet, finden.
  • Es wurde nun gefunden, dafi man cellulose- oder hemicellulosehaltige verholzte Naturstoffe unter Gewinnung von aliphatischen Oxycarbonsäuren, vor allem Milchsäure bzw. deren Erdalkalisalzen vorteilhaft aufschließen kann, wenn man die genannten Ausgangsstoffe mit Wasser und solchen Mengen von Erdalkalihydroxyden, daß das umgesetzte Gemisch noch alkalisch bis neutral reagiert, unter Druck auf Temperaturen über 2oö°, aber nicht über 25o° erhitzt, die löslichen Anteile von den unlöslichen Anteilen des Rohprodukts trennt und aus ersteren durch Kristallisation die Erdalkalisalze der gebildeten aliphatischen Oxycarbonsäuren gewinnt oder diese Säuren in üblicher Weise mit stärkeren Säuren in Freiheit setzt.
  • Als Ausgangsstoffe eignen sich Stroh oder ähnliche cellulose- und bzw. oder hemicellulosehaltige Stoffe und vor allem Holz, am besten in Form von Sägespänen. Die Menge des zuzusetzenden Wassers kann in weiten Grenzen wechseln; sie beträgt im allgemeinen das 3- bis 8fache des Holzgewichts. Als Erdalkalien eignen sich Calcium-, Barium- und Strontiumhydroxyd. Man kann auch die Oxyde anwenden, die sich mit dem anwesenden Wasser zu- den Hydroxyden umsetzen. Auf roo Gewichtsteile Holztrockengewicht sind meist mindestens 5o Gewichtsteile Calciumhydroxyd erforderlich.
  • Die Behandlungsdauer liegt zweckmäßig zwischen 3 und 6 Stunden. Der völlige Aufschluß, der bei nahe an 25o° liegenden Temperaturen schneller erfolgt als bei etwa 2oo°, ist daran zu erkennen, daß keine Holzfasern mehr im Rohprodukt vorhanden sind. Man kann den Aufschluß auch kontinuierlich durchführen. Zweckmäßig arbeitet man unter mechanischer Bewegung.
  • Das rohe Umsetzungsgemisch wird zunächst in den löslichen und unlöslichen Teil zerlegt, z. B. durch Filtrieren oder Zentrifugieren. Die weitere Aufarbeitung richtet sich nach der beabsichtigten Weiterverarbeitung der Produkte. Beispielsweise kann man die Lösung der Erdalkalisalze, gegebenenfalls nach Aufhellung mit Tierkohle od. dgl., so weit einengen, daß Erdalkalilactat auskristallisiert. Man kann aber auch aus der Lösung, am besten nach dem Einengen, durch Umsetzung mit geeigneten Säuren, z. B. Schwefelsäure, eine Lösung der freien Oxycarbonsäuren, vor allem Milchsäure, herstellen. Auch Ester der Milchsäure sind unmittelbar aus der so gewonnenen freien Säure erhältlich, indem man diese in üblicher Weise mit überschüssigem Alkohol umsetzt.
  • Der von der Erdalkalisalzlösung abgetrennte un-' lösliche Anteil, der die Erdalkaliverbindungen .der Ligninabbaustoffe enthält, kann durch Säure von Erdalkalien befreit werden; es entsteht ein Produkt von phenolischer Natur, das allein oder zusammen mit Phenolen in Harze vom Typ der Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukte umgewandelt werden kann.
  • Statt den unlöslichen Anteil mit Säure umzusetzen, kann man auch mit Alkalilaugen .die hierin löslichen Anteile herauslösen und diese Lösungen für die Herstellung von Kunstharzen verwenden.
  • Man hat schon Holz oder andere lignin- oder cellulosehaltige Stoffe mit Alkalien oder Barium-oder Strontium'hydroxyd bei verhältnismäßig niedriger Temperatur, z. B. höchstens rSo°, unter Druck behandelt, ,wobei eine Aufschließung unter Bildung von organischen Metallverbindungen stattfindet. Hierbei bilden sich Salze aliphatischer Oxycarbonsäuren nur in geringerer Menge als bei dem neuen Verfahren. Ferner ist ein Verfahren zur Behandlung von li.gnin- und cellulosehaltigem Material mit Wasser bzw. Wasserdampf in Gegenwart von Oxyden, Hydraten oder Carbonaten von zwei- oder mehrwertigen Metallen zwecks Gewinnung sauerstoffhaltiger organischer Produkte neben Kohlenwasserstoffen bekannt, bei dem die Ausgangsstoffe bei Temperaturen oberhalb 25o'°, insbesondere bei 325°, unter Druck erhitzt werden. Da der Zweck dieses Verfahrens die Gewinnung flüchtiger Stoffe, wie Methyl-, Äthyl-, Propylalkohol und. höherer Alkohole, Phenole, Ketone und Kohlenwasserstoffe, ist, werden Temperaturen von 275 bis 35o°, bei denen diese Stoffe in guter Ausbeute entstehen, besonders empföhlen. Für die Aufarbeitung des. Rückstandes dieser Druckerhitzung sind verschieene Arbeitsweisen empfohlen worden, z. B. die Umsetzung des Rückstandes oder der daraus abgetrennten löslichen Salze mit Mineralsäuren. Nadelholzsägespäne ergaben bei einer Druckerhitzung in Gegenwart von Wasser und Calciumhydroxyd auf 275° einen Rückstand; aus dem bei einer solchen Aufarbeitung etwa 22% Oxycarbonsäuren, berechnet auf angewandtes Holz, gewonnen wurden. Dagegen wurden, wenn die Druckerhitzung bei 25o° durchgeführt wurde, über 3o% Oxycarbonsäuren erhalten, was eine Steigerung der Ausbeute um mehr als ein Drittel gegenüber der bekannten Arbeitsweise bedeutet. Beispiel ro Gewichtsteile Nadelholzsägespäne von etwa 920% Trockengewicht werden mit 6 Gewichtsteilen Calciumhydroxyd und 75 Gewichtsteilen. Wasser 6 Stunden im Autoklav unter Rühren auf 25o'°' erhitzt, wobei sich ein Druck von etwa q.o at einstellt. Die Reaktionsmasse, die keine Holzfasern mehr enthält, wird von den unlöslichen Calciumverbindungen der Ligninabbauprodukte abgesaugt. In das Filtrat leitet man Kohlendioxyd ein und filtriert den Niederschlag ab; hierdurch werden überschüssiges gelöstes Calciumhydroxyd und geringe Mengen Harz, die mit niedergeschlagen werden, entfernt. Das Filtrat wird in der Wärme mit Tierkohle behandelt, von der Tierkohle abfiltriert und bis zu einem Calciumgehalt von etwa r o % eingeengt, was etwa einem Gehalt an Calciumsalz von 6o% entspricht. Durch Umsetzung mit der berechneten Menge Schwefelsäure oder Oxalsäure und Abfiltrieren des ausgefallenen Gipses bzw. Calciumoxalates erhält man eine Lösung der freien Oxycarbonsäuren, vor allem Milchsäure. Durch weiteres Einengen der sauren Lösung erhält man, gegebenenfalls nach Entfernung von noch in der Lösung vorhandenen Ca- oder S 04 Ionen, außerdem noch flüchtige Carbonsäuren, vor allem Ameisen, und Essigsäure, in einer Menge von etwa 5 % des Holztrockengewichts. Die Menge der zurückbleibenden, praktisch wasserfreien sirupartigen Masse beträgt etwa 3 Gewichtsteile; sie enthält etwa 85 °/a Milchsäure in freier Form und in Form ihrer Anbydroprodukte und etwa i5o/o Saccharinsäuren. Das Produkt ist im- Vakuum zu etwa 8o '/o destillierbar.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Aufschluß von Holz oder anderen cellulose- oder hemicellulosehaltigen verholzten Naturstoffen durch Erhitzen mit Erdalkalihydroxyden unter Druck, Abtrennen i der löslichen Anteile von den unlöslichen Anteilen des Rohprodukts und Gewinnung der in .den löslichen Anteilen enthaltenen aliphatischen Oxycärbonsäuren durch Auskristallisierenlassen ihrer Erdalkalisalze oder Infreiheitsetzen der Säuren., dadurch gekennzeichnet, daB das Erhitzen mit Erdalkalihydroxyd bei Temperaturen über 20o°, aber nicht über 25o° vorgenommen wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 652 496; Häggl-und, »Holzchemie«, 1938, S.345 Abs.3.
DEB6916D 1941-03-26 1941-03-26 Verfahren zum Aufschluss von Holz oder anderen cellulose- und hemicellulosehaltigen verholzten Naturstoffen Expired DE860201C (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE652496C (de) * 1933-05-20 1937-11-01 Hilding Olov Vidar Bergstroem Verfahren zum Behandeln von lignin- und cellulosehaltigem Material zur Gewinnung sauerstoffhaltiger Produkte

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE652496C (de) * 1933-05-20 1937-11-01 Hilding Olov Vidar Bergstroem Verfahren zum Behandeln von lignin- und cellulosehaltigem Material zur Gewinnung sauerstoffhaltiger Produkte

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