EP2029806A2 - Method for producing fibrous material - Google Patents

Method for producing fibrous material

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Publication number
EP2029806A2
EP2029806A2 EP07723953A EP07723953A EP2029806A2 EP 2029806 A2 EP2029806 A2 EP 2029806A2 EP 07723953 A EP07723953 A EP 07723953A EP 07723953 A EP07723953 A EP 07723953A EP 2029806 A2 EP2029806 A2 EP 2029806A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wood
digestion
chemicals
chemical solution
annual plants
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07723953A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Esa-Matti Aalto
Hans-Ludwig Schubert
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.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE200610027006 external-priority patent/DE102006027006A1/en
Priority claimed from DE200610061480 external-priority patent/DE102006061480A1/en
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2029806A2 publication Critical patent/EP2029806A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/02Chemical or chemomechanical or chemothermomechanical pulp
    • D21H11/06Sulfite or bisulfite pulp
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22Other features of pulping processes
    • D21C3/222Use of compounds accelerating the pulping processes

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of pulp from wood or annual plants with a lignin content of more than 15% for softwoods, for hardwoods of more than 12% and for annual plants of more than 10%, in each case based on the produced otro pulp, wherein the Fiber has predetermined strength properties.
  • Processes which produce pulps with a relatively high lignin content of over 15% for softwood and over 12% for hardwood. They provide a yield of 70% or more based on the starting material used. These methods are based on chemical and / or mechanical decomposition of the wood.
  • CTMP pulps are typically made with chemical levels of 3% to 5%.
  • industrially established processes for the production of high yield fibers eg. As the NSSC process, up to 10% chemicals are used based on the starting material. With such a limited use of chemicals, no recovery for the recovery of the chemicals is yet to be installed.
  • this type of pulp production leads to a considerable environmental, especially water pollution, not only because of the chemical entry but mainly because of the organic cargo that is discharged into the receiving waters.
  • High yield pulps are ground to high levels of grinding for current uses. Only then will they reach an acceptable level of strength.
  • a high grinding degrees are here values of about 300 ml CSF (Canadian Standard Freeness), equivalent to 41 0 SR (Schopper-Riegler, see below) and 500 ml CSF, equivalent to 26 "SR to look at as it z. B. 80, No. 12, December 1979, for high yield pulps from softwood
  • the fibers are rubbed against each other or on a grinder or on a grinding media and thus changed in their surface properties towards a better bonding behavior.
  • the high degree of grinding is therefore not an end in itself. It results rather from the requirements of the strength properties of the fiber.
  • the high yield fibers produced by mechanical and / or chemical means are used in particular where it is not absolutely necessary to have a high final whiteness and high whiteness stability. They could open up many more applications if the strength level could be increased.
  • This object is achieved with a method for the production of pulp from wood or annual plants with a lignin content of at least 15% for softwood and 12% for hardwood and 10% for annual plants, each based on the otro fiber mass, with the steps:
  • the method according to the invention is based on the fact that higher quantities of chemicals are used for the production of high-yield fibers than has hitherto been customary. More than 5% of softwood chemicals are well above the hitherto common chemicals levels for engineering pulp production, also more than 3.5% for hardwood and 2.5% for annual plants. This high use of chemicals yields fibers with good yield and excellent strength properties. Thus, for softwood at grinding degrees of only 12 0 SR to 15 0 SR, breaking lengths of more than 8 km, but also breaking lengths of more than 9 km and more than 10 km are measured. For deciduous trees, values of more than 5 km, but also breaking lengths of more than 6 km and more than 7 km are measured at only 20 0 SR. This achieves the desired high level of strength.
  • Suitable annual plants are, in particular, bamboo, hemp, rice straw, bagasse, wheat, miscanthus or the like.
  • the fibrous materials produced by the process according to the invention have tear lengths of more than 8 km up to 11 km and tear strengths of more than 70 cN up to more than 110 cN, even at degrees in the range from 12 ° SR to 15 ° SR Leaf weight of 100 g / m 2 .
  • These low freeness levels are also achieved with a low specific demand for grinding energy, which is less than 500 kWh / t pulp for softwood pulps, and for hardwood pulp the demand for grinding energy may even be less than 300 kWh / t pulp.
  • the realization that the high level of strength already at low degrees of grinding of 12 0 SR to 15 0 SR for softwood and 20 0 SR for hardwood and below is achieved is an essential part of the invention.
  • Lignin content can be maintained.
  • the inventive method is also suitable for the production of softwood pulps with a lignin content of more than 18%, preferably more than 21%, preferably more than 24% based on the otro
  • Fiber mass Hardwood fibrous materials with a lignin content of more than 14%, preferably more than 16%, more preferably more than 18% and also
  • %, in particular more than 19% can also be produced by the process according to the invention and show a high level of strength.
  • the composition of the chemical solution used for the digestion can be determined in accordance with the wood to be broken or the annual plants and the desired pulp properties. As a rule, only one sulfite component is used. Alternatively or in addition, a sulfide component may be added. Digestion with a sulfite component is not disturbed by the presence of sulfide components. Technically, sodium sulfite is usually used, but also the use of ammonium or potassium sulfite or magnesium bisulfite is possible. In particular, when high amounts of sulfite are used, can be dispensed with the use of an alkaline component, because even without the addition of alkaline components, a high pH value sets, which favors the digestion.
  • an acidic and / or an alkaline component can be added.
  • the alkaline component is usually sodium hydroxide (NaOH) is used.
  • NaOH sodium hydroxide
  • carbonates in particular sodium carbonate. All information on chemical quantities of the digestion process in this document, eg. As for the total use of chemicals or for the distribution of the sulfite component and the alkaline component, unless otherwise stated, are each calculated and reported as sodium hydroxide (NaOH).
  • acids can be added to adjust the desired pH.
  • preference is given to the addition of SO 2 , if appropriate in aqueous solution. It is inexpensive and readily available, especially if the spent chemical solution z. B. based on sodium sulfite, after digestion is prepared for further use.
  • Optimal is a use of z.
  • anthraquinone which is between 0.005% and 0.5%.
  • Use of anthraquinone of up to 1% also provides the desired effect.
  • a use of more than 3% anthraquinone is usually uneconomical.
  • a chemical solution is prepared. Usually an aqueous solution is used.
  • organic solvents may be provided.
  • the Mixing ratio of water and alcohol can be optimized for the respective raw material in a few experiments.
  • the amount of chemicals to be used according to the invention for producing a pulp with a yield of at least 70% is at least 5% for softwood, at least 3.5% for hardwood and at least 2.5% for annual plants, in each case based on the otro wood or annual plant mass to be broken up.
  • the quality of the produced pulp shows the best results with a chemical use of up to 15% for softwoods up to 10% for hardwood and up to 10% for annual plants. Preference is given to between 9% and 11% chemicals based on the used otro wood in softwood added. For hardwoods, the use of chemicals is rather lower, preferably between 4% and 10%, more preferably between 6% and 8% and in annual plants between 3 and 10%.
  • a ratio between an alkaline component and sulfur dioxide (SO 2 ) can be adjusted within a wide range.
  • SO 2 is mentioned here as representative of the above-mentioned acidic component. So it can be used instead of SO 2 and an acid. Since the possibly added quinone component is used only in minimal amounts, usually well below 1%, it is negligible for setting this ratio.
  • a ratio of alkaline component: SO 2 in a range of 4: 1 to 1.6: 1 is well suited to carry out the process according to the invention and to achieve fibers with high strength properties.
  • a customary, particularly suitable range is between 2: 1 and 1.6: 1.
  • the adjustment of the proportionate components takes place depending on the raw material to be digested and the respectively selected process control (digestion temperature, digestion time, impregnation).
  • the process of the invention can be carried out in a wide pH range.
  • the ratio of alkaline component to acidic component or the use of an acidic or an alkaline component can be adjusted so that at the beginning of the process, a pH between 6 and 11, preferably between 7 and 11, more preferably between 7.5 and 10 is set.
  • the method according to the invention is tolerant with regard to the pH; There are few chemicals required for pH adjustment. This has a favorable effect on the costs of chemicals.
  • acid or alkaline component arises, for.
  • a pH between 8 and 10 usually between 8.5 and 9.5 in the free-flowing chemical solution and the dissolved organic components that have been liquefied by the digestion, a.
  • the dissolved organic components are mainly lignosulfonates.
  • the liquor ratio ie the ratio of the amount of otro wood or annual plants to the chemical solution, is set between 1: 1, 5 and 1: 6.
  • a liquor ratio of 1: 3 to 1: 5 is preferred. In this range, a good and simple mixing and impregnation of the material to be digested is ensured.
  • For softwood a liquor ratio of 1: 4 is preferred.
  • the liquor ratio can also be significantly higher to allow rapid wetting and impregnation.
  • the concentration of the chemical solution can be kept so high that the liquid volumes to be circulated are not too large.
  • the mixture or impregnation of the wood or Einjährauf gleichgut preferably takes place at elevated temperatures. Heating the chips and the chemical solution up to 110 0 C, preferably up to 120 0 C, more preferably up to 130 0 C leads to a rapid and uniform digestion of the wood.
  • For the mixing or impregnation of the wood chips is a period of up to 30 minutes, preferably up to 60 minutes, more preferably from to advantageous to 90 minutes. The optimum time depends, among other things, on the amount of chemicals and the liquor ratio and the type of digestion (liquid or vapor phase).
  • the digestion of the mixed with the chemical solution or impregnated lignocellulosic material is preferably carried out at temperatures between 120 0 C and 190 0 C, preferably between 150 0 C and 180 0 C.
  • temperatures between 155 0 C and 170 0 C. set. Higher or lower temperatures can be adjusted, but in this temperature range, the energy required to heat and accelerate the digestion are in an economic relationship. Higher temperatures can also have a negative effect on the strength and whiteness of the fibers.
  • the pressure generated by the high temperatures can be easily absorbed by appropriate design of the digester.
  • the duration of the heating is only a few minutes, usually up to 30 minutes, advantageously up to 10 minutes, in particular when heated by means of steam.
  • the duration of the heating can take up to 90 minutes, preferably up to 60 minutes, z. B. when it is digested in the liquid phase and the chemical solution is to be heated together with the wood chips.
  • the duration of the digestion is chosen especially depending on the desired pulp properties.
  • the duration of the digestion can be shortened to up to 2 minutes, z. B. in the case of a vapor phase digestion of a hardwood with low lignin content. But it can also be up to 180 minutes, if z. B. the digestion temperature low and the natural lignin content of the réelleumbleden wood is high. Even if the initial pH of the digestion is in the neutral range, a long digestion time may be required.
  • the digestion time is up to 90 minutes, especially in coniferous wood.
  • the digestion time is up to 60 minutes, advantageously up to 30 minutes.
  • a digestion time of up to 60 minutes is mainly considered for hardwoods.
  • the digestion time is up to 90 minutes.
  • a quinone component in particular anthraquinone, allows a reduction the digestion time up to 25% of the time required without addition of anthraquinone. If the use of quinone components is omitted, the digestion time is extended by more than one hour, for example from 45 minutes to 180 minutes, for comparable digestion results.
  • the duration of the digestion is set as a function of the selected liquor ratio.
  • Chemical consumption is recorded as the amount of chemicals measured in terms of the original amount of chemicals after removal or separation of the chemical solution and, if necessary, detection of chemical solution measured after defibration or in conjunction with detection of the chemical solution.
  • the consumption of chemicals depends on the absolute amount of chemicals used for the digestion, based on the otro wood mass to be digested. The higher the use of digestion chemicals, the lower the direct sales of chemicals. When using 27.5% of chemicals based on otro wood pulp, for example, only about 30% of the chemicals used are consumed. However, when 15% of the chemicals are used in relation to otro wood, 60% of the chemicals used are consumed, as demonstrated in laboratory tests.
  • the consumption of chemicals for the process according to the invention is up to 80%, preferably up to 60%, according to a preferred embodiment of the process during the digestion. particularly preferably up to 40%, advantageously up to 20%, particularly advantageously up to 10%, of the chemical used at the beginning of the digestion.
  • the chemical consumption for producing one ton of pulp is about 6% to 14% sulfite and / or sulfide component and possibly alkaline and / or acidic component and possibly quinone component based on otro pulp (hardwood and softwood or annual plants).
  • this amount of chemicals is sufficient to produce a pulp having the predetermined properties.
  • up to 30% chemicals based on otro wood or annual plant mass As the above mentioned up to 30% chemicals based on otro wood or annual plant mass. The use of these amounts of chemicals at the beginning of the digestion shows advantageous effect, since the fibers obtained in this way have previously unavailable properties, in particular high strength properties and high degrees of whiteness.
  • Excess chemicals are present after mixing and impregnating the wood with the chemical solution or after digestion in the free flowing liquid. This excess is deducted before digestion (1st alternative) or after digestion (2nd alternative).
  • the composition of the removed chemical solution is detected and then adjusted to a predetermined composition for re-use for the production of fibers.
  • At least some of the chemicals used for digestion have - as described above - penetrated into the material to be digested and / or has been consumed in the digestion. The unused chemicals can easily be used again for the next digestion.
  • the chemical solution contains no or only very few substances, especially when removed before digestion, but also when removed after digestion, which is the next time the recovered chemical solution is used again Disruption proves to be annoying.
  • the method according to the invention which aims to provide an oversupply of digestion chemicals during impregnation, can thus be extremely economical despite the initially uneconomic approach of high chemical use, because the removal or separation and the strengthening of the chemical solution can be carried out easily and inexpensively.
  • the process of the invention is specifically controlled so that only as little of the starting material used is degraded or dissolved.
  • the aim is to produce a pulp which has a lignin content of at least 15% based on the otro fiber mass for softwood, preferably a lignin content of at least 18%, more preferably 21%, advantageously at least 24%.
  • For hardwood is sought to achieve a lignin content of at least 12% based on the otro fiber mass, preferably of at least 14%, more preferably of at least 16%, advantageously of at least 18%.
  • the preferred lignin content is between 10 and 28%, in particular between 12 and 26%.
  • the yield of the process according to the invention is at least 70%, preferably more than 75%, advantageously more than 80%, in each case based on the wood used. This yield correlates with the lignin content of the pulp stated above.
  • the original lignin content of wood is specific to the species.
  • the yield loss is predominantly a loss of lignin.
  • the proportion of carbohydrates is markedly increased, eg. B. because digestion chemicals in an undesirable manner also bring cellulose or hemicelluloses in solution.
  • a further, advantageous measure is to remove after defibering and optionally grinding the lignocellulosic material, the remaining chemical solution and feed it to a further use.
  • this reuse can include two aspects. On the one hand, the decomposed during the partial digestion or dissolved in organic material, mainly lignin, continue to be used. It is burned, for example, to gain process energy. Or it is prepared to be used elsewhere. On the other hand, the used and unused chemicals are reprocessed so that they can be used for a renewed, partial digestion of lignocellulosic material. This includes the treatment of used chemicals.
  • the chemical solution used is used extremely efficiently. After defibering and optionally grinding, the pulp is washed to displace the chemical solution as much as possible through water.
  • the filtrate produced in this washing or displacement process contains considerable amounts of chemical solution and organic material.
  • this filtrate is supplied to the removed or separated chemical solution before the chemical solution is fortified and fed to the next digestion.
  • the chemicals and organic components contained in the filtrate do not disturb the digestion. To the extent that they still contribute to delignification during the next digestion, their content is recorded in the chemical solution and taken into account in determining the amount of chemicals required for this digestion.
  • the chemicals further contained in the filtrate behave inert during the pending digestion. They do not bother.
  • the organic constituents contained in the filtrate are also inert. They will continue to be used in the processing of the chemical solution after the next digestion, either to generate process energy or otherwise.
  • the yield was calculated by weighing the raw material used and the pulp obtained after the pulping, in each case dried at 105 ° C. to constant weight (atro).
  • the lignin content was determined as Klason lignin according to TAPPT T 222 om-98.
  • the acid-soluble lignin was determined according to TAPPI UM 250
  • the freeness was measured according to Zellcheming leaflet V / 3/62. - The density was determined according to Zellcheming regulation V / 11/57.
  • the breaking length was determined according to Zellcheming regulation V / 12/57.
  • the tear resistance was determined according to DIN 53 128 Elmendorf.
  • Tensile, Tear and Burst Index was carried out according to TAPPI 220 sp. 96.
  • the whiteness was determined by preparing the test sheets according to Zellcheming leaflet V / 19/63, measured according to SCAN C 11:75 with a Datacolor elrepho 450 x photometer; the whiteness is given in percent according to ISO standard 2470.
  • the viscosity was determined according to the leaflet IV / 36/61 of the Association of Pulp and Paper Chemists and Engineers (Zellcheming).
  • Example 1 Softwood pulping in the liquid phase
  • a mixture of spruce wood and Douglas fir wood chips was after a damping (30 minutes in saturated steam at 105 0 C) with a sodium sulfite pulping solution at a liquor ratio of wood: digestion solution 1: 3 added.
  • the total use of chemicals was less than 15% based on otro woodchips.
  • the pH at the beginning of the digestion was adjusted to pH 6 by addition of SO 2 .
  • the impregnated with chemical solution spruce wood chips were heated over a period of 90 minutes at 170 0 C and digested for 60 minutes at this maximum temperature.
  • the open-ended wood chips were shredded. Aliquots of the pulp so produced were ground for different lengths to determine the strength at different degrees of grinding. The energy required to shred the partially digested chips was less than 300 kWh / t of pulp.
  • the yield in this experiment was 77% based on the wood pulp used. This corresponds to a pulp with a lignin content of well over 20%.
  • the average lignin content for spruce wood is given as 28% in relation to the otro wood mass (Wagensuppl, Anatomie des Holzes, VEB frabuchverlag für, 1980).
  • the actual lignin content of the pulp is higher than 20%, because during digestion mainly but not exclusively lignin is broken down.
  • Carbohydrates cellulose and hemicelluloses
  • the values given show that the digestion has a good selectivity with regard to lignin and carbohydrate degradation.
  • the whiteness is unexpectedly high with values of over 55% ISO and thus provides a good starting point for a possible subsequent bleaching, in the whiteness of 75% ISO can be achieved.
  • a grinding time of 20 to 30 minutes is required. Up to a grinding time of 20 minutes (freeness SR 12 0 - 15 0 SR), the freeness developed independently of the pH value at the start of the digestion (pH 6 to pH 9.4) in a narrow corridor.
  • the pulp was made from spruce wood chips with the pH at the beginning of the digestion being 9.4.
  • the chemical solution 0.1 anthraquinone was added based on the amount of wood used.
  • the duration of the digestion was 60 minutes. The following values resulted:
  • the duration of digestion can be reduced from approx. 180 minutes to 60 minutes under otherwise unchanged digestion conditions. This time saving is valuable, above all because the plants for producing pulp can be made smaller. Further savings potential lies in the fact that the temperature required for digestion only needs to be maintained for a much shorter period of time.
  • Eucalyptus chips were added after attenuation with a sodium sulfite digestion solution at a liquor ratio of wood digestion solution 1: 3.
  • the use of chemicals here was 10.5% (as NaOH) on otro woodchips.
  • the fibers produced in the vapor phase have excellent strengths.
  • the tenacity was measured, for example, at 10 km and at 11 km at 15 "SR
  • the tearing resistance was measured, for example, at 82.8 cN and at 91.0 cN
  • These values correspond to the best values for high lignin content pulps for pulps in For pulps with a high lignin content from the prior art comparable strength values are not known. It can be seen particularly clearly from the examples that the fibrous materials according to the invention require only a small amount of energy during grinding in order to build up high breaking lengths without reducing the tear propagation resistance. Grinding 12 0 SR was achieved in 0-10 minutes; Grinding degree 13 0 SR 5-30 minutes, usually 10-20 minutes.

Abstract

The invention relates to a method for producing fibrous material with a lignin content of at least 15% for softwood, at least 12% for hardwood, or at least 10% for annual plants, relative to the oven-dry fiber mass in each case, consisting of the following steps: production of a chemical solution comprising more than 5% chemicals (calculated as NaOH) for softwood, or comprising more than 3.5% chemicals (calculated as NaOH) for hardwood, or more than 2.5% for annual plants, relative to the oven-dry quantity of the wood in each case; mixture of the chemical solution with wood or annual plants in a predefined bath ratio; heating of the chemical solution and of the wood or the annual plants to a temperature higher than room temperature; and then either (1st alternative) removal of free-flowing chemical solution and pulping of the wood or the annual plants in the vapor phase, or (2nd alternative) pulping of the wood or the annual plants in the liquid phase, and separation of the free-flowing chemical solution and the wood or the annual plants.

Description

Verfahren zum Herstellen von FaserstoffProcess for producing pulp
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faserstoff aus Holz oder Einjahrespflanzen mit einem Ligningehalt für Nadelhölzer von mehr als 15 %, für Laubhölzer von mehr als 12 % und für Einjahrespflanzen von mehr als 10 %, jeweils bezogen auf den erzeugten otro Faserstoff, wobei der Faserstoff vorgegebene Festigkeitseigenschaften aufweist.The invention relates to a process for the production of pulp from wood or annual plants with a lignin content of more than 15% for softwoods, for hardwoods of more than 12% and for annual plants of more than 10%, in each case based on the produced otro pulp, wherein the Fiber has predetermined strength properties.
Es sind Verfahren bekannt, die Faserstoffe mit einem verhältnismäßig hohen Ligningehalt von über 15 % für Nadelholz und von über 12 % für Laubholz erzeugen. Sie erbringen eine Ausbeute von 70 % oder mehr bezogen auf das eingesetzte Ausgangsmaterial. Diese Verfahren basieren auf chemischer und/oder auf mechanischer Zerlegung des Holzes.Processes are known which produce pulps with a relatively high lignin content of over 15% for softwood and over 12% for hardwood. They provide a yield of 70% or more based on the starting material used. These methods are based on chemical and / or mechanical decomposition of the wood.
Bei mechanischer Zerfaserung des Holzes wird dies - meistens nach einer Vordämpfung - in Mahlaggregaten in Faserbündel zerlegt. Diese Faserbündel werden dann durch weitere Mahlung in einzelne Fasern defibrilliert. Die Ausbeute ist sehr hoch, allerdings auch die aufzuwendende Mahlenergie. Die Festigkeit der Holzfasern ist -auch nach Mahlung- sehr gering, weil die Fasern viel natives Lignin enthalten und daher wenig Bindungspotential aufweisen. Sie werden zudem durch die mechanische Zerfaserung stark abgebaut, was ihre Recyclingfähigkeit beeinträchtigt.With mechanical defibration of the wood this is - usually after a pre-damping - decomposed into grinding aggregates into fiber bundles. These fiber bundles are then defibrillated by further grinding into individual fibers. The yield is very high, but also the required grinding energy. The strength of the wood fibers is very low, even after grinding, because the fibers contain much native lignin and therefore have little bonding potential. They are also degraded by the mechanical defibration, which impairs their recyclability.
Bei chemischem Aufschluss des Holzes wirken Chemikalien meist unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur auf das Holz ein. Als typisches Verfahren für Hochausbeute-Faserstoffe ist das NSSC-Verfahren zu nennen. Aber auch andere Verfahren wie das Kraft- oder das Soda-Verfahren können so modifiziert werden, dass Hochausbeute-Faserstoffe hergestellt werden (siehe "Choosing the best brightening process", N. Liebergott und T. Joachimides, PuIp & Paper Canada, Vo. 80, No. 12, December 1979). Wenn der Abbau des ursprünglich eingesetzten Holzes auf maximal 30 % begrenzt werden soll, werden weitaus weniger Chemikalien benötigt und eingesetzt als bei der Herstellung von Zellstoffen, die vollständig vom Lignin befreit sein sollen. Für die Herstellung von Hochausbeute-Zellstoffen wird die Chemikalienmenge in Abhängigkeit von der gewünschten Ausbeute dosiert. Um eine Ausbeute von ca. 70 % bezogen auf otro Holzeinsatz zu erreichen, wird im Stand der Technik empfohlen, bis zu 10 % Chemikalien bezogen auf das Ausgangsmaterial einzusetzen. Bei Vollzellstoffen beträgt der Chemikalieneinsatz oft 30 % Chemikalien bezogen auf das otro Holz oder darüber.In the case of chemical decomposition of the wood, chemicals usually act on the wood under increased pressure and elevated temperature. A typical process for high yield pulps is the NSSC process. However, other processes such as Kraft or soda may also be modified to produce high yield pulps (see Choosing the Best Brightening Process, N. Liebergott and T. Joachimides, Puck & Paper Canada, Vo. 80) , No. 12, December 1979). If the extraction of the originally used wood is to be limited to a maximum of 30%, far fewer chemicals are needed and used than in the production of pulps that are to be completely lignin-free. For the production of high yield pulps, the Quantity of chemicals dosed depending on the desired yield. In order to achieve a yield of about 70% based on otro wood use, it is recommended in the prior art to use up to 10% of chemicals based on the starting material. In the case of solid pulps, the use of chemicals is often 30% of the chemicals related to the otro wood or more.
Chemikalien bestimmen die Verfahrenskosten mit, also werden sie möglichst sparsam eingesetzt. CTMP-Faserstoffe werden üblicherweise mit Chemikalienmengen von 3 % bis 5 % hergestellt. Bei bekannten, industriell etablierten Verfahren zur Herstellung von Hochausbeute-Faserstoffen, z. B. dem NSSC-Verfahren, werden bis zu 10 % Chemikalien bezogen auf das Ausgangsmaterial eingesetzt. Bei einem so limitierten Chemikalieneinsatz wird noch keine Recovery für die Rückgewinnung der Chemikalien installiert. Trotz der verhältnismäßig geringen Chemikalienmengen führt diese Art der Faserstoff- Herstellung zu einer erheblichen Umwelt-, insbesondere Gewässerbelastung, nicht nur wegen des Chemikalieneintrags sondern vor allem wegen der organischen Fracht, die in die Vorfluter abgegeben wird.Chemicals determine the process costs, so they are used as sparingly as possible. CTMP pulps are typically made with chemical levels of 3% to 5%. In known, industrially established processes for the production of high yield fibers, eg. As the NSSC process, up to 10% chemicals are used based on the starting material. With such a limited use of chemicals, no recovery for the recovery of the chemicals is yet to be installed. Despite the relatively small amounts of chemicals, this type of pulp production leads to a considerable environmental, especially water pollution, not only because of the chemical entry but mainly because of the organic cargo that is discharged into the receiving waters.
Zur Kostensituation ist anzumerken, dass bei mechanisch hergestellten Faserstoffen die stark steigenden Energiepreise die Herstellungskosten belasten. Bei chemisch hergestellten Hochausbeute-Faserstoffen ist die Produktion mit den Kosten für die verlorenen Chemikalien belastet.With regard to the cost situation, it should be noted that in the case of mechanically produced fibrous materials, the sharp rise in energy prices weighs on production costs. For chemically produced high yield pulps, production is burdened with the cost of the lost chemicals.
Hochausbeute-Faserstoffe werden für die derzeitigen Verwendungszwecke auf hohe Mahlgrade gemahlen. Nur dann erreichen sie ein akzeptables Festigkeitsniveau. Als hohe Mahlgrade sind hier Werte von ca. 300 ml CSF (Canadian Standard Freeness), gleichzusetzen mit 41 0SR (Schopper-Riegler, s.u.) und 500 ml CSF, gleichzusetzen mit 26 "SR, anzusehen, so wie sie z. B. in "Choosing the best brightening process", N. Liebergott und T. Joachimides, PuIp & Paper Canada, Vo. 80, No. 12, December 1979, für Hochausbeute-Faserstoffe aus Nadelholz beschrieben sind. Ein hoher Mahlgrad wird durch Einsatz von mechanischer Energie erreicht. Die Fasern werden aneinander oder an einem Mahlwerk bzw. an einem Mahlkörper gerieben und so in ihren Oberflächeneigenschaften hin zu einem besseren Bindungsverhalten verändert. Der hohe Mahlgrad ist also kein Selbstzweck. Er ergibt sich vielmehr aus den Anforderungen an die Festigkeitseigenschaften der Faser.High yield pulps are ground to high levels of grinding for current uses. Only then will they reach an acceptable level of strength. As a high grinding degrees are here values of about 300 ml CSF (Canadian Standard Freeness), equivalent to 41 0 SR (Schopper-Riegler, see below) and 500 ml CSF, equivalent to 26 "SR to look at as it z. B. 80, No. 12, December 1979, for high yield pulps from softwood The fibers are rubbed against each other or on a grinder or on a grinding media and thus changed in their surface properties towards a better bonding behavior. The high degree of grinding is therefore not an end in itself. It results rather from the requirements of the strength properties of the fiber.
Die auf mechanischem und/oder chemischem Wege hergestellten Hochausbeute- Faserstoffe werden insbesondere dort eingesetzt, wo nicht unbedingt ein hoher Endweißgrad und hohe Weißgradstabilität erforderlich sind. Sie könnten sich noch zahlreiche weitere Einsatzgebiete erschließen, wenn das Festigkeitsniveau gesteigert werden könnte.The high yield fibers produced by mechanical and / or chemical means are used in particular where it is not absolutely necessary to have a high final whiteness and high whiteness stability. They could open up many more applications if the strength level could be increased.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Faserstoff mit einem Ligningehalt von mehr als 15 % für Nadelholz, mehr als 12 % für Laubholz und mehr als 10 % für Einjahrespflanzen vorzuschlagen, mit dem auf wirtschaftliche Weise Faserstoffe hoher Festigkeit hergestellt werden können.It is therefore an object of the invention to provide a process for the production of pulp with a lignin content of more than 15% for softwood, more than 12% for hardwood and more than 10% for annual plants, with which fibers of high strength can be produced in an economical way ,
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung von Faserstoff aus Holz oder Einjahrespflanzen mit einem Ligningehalt von mindestens 15 % für Nadelholz und 12 % für Laubholz sowie 10 % für Einjahrespflanzen, jeweils bezogen auf die otro Fasermasse, mit den Schritten:This object is achieved with a method for the production of pulp from wood or annual plants with a lignin content of at least 15% for softwood and 12% for hardwood and 10% for annual plants, each based on the otro fiber mass, with the steps:
- Herstellen einer Chemikalienlösung mit mehr als 5 % Chemikalien (berechnet als- Make a chemical solution with more than 5% chemicals (calculated as
NaOH) für Nadelholz oder mit mehr als 3,5 % Chemikalien (berechnet als NaOH) für Laubholz oder mit mehr als 2,5 % Chemikalien (berechnet als NaOH), jeweils bezogen auf die otro Menge des eingesetzten Holzes,NaOH) for softwood or with more than 3.5% chemicals (calculated as NaOH) for hardwood or with more than 2.5% chemicals (calculated as NaOH), in each case based on the otro amount of wood used,
Mischen der Chemikalienlösung mit dem Holz bzw. Einjahrespflanzen in einem vorgegebenen Flottenverhältnis,Mixing the chemical solution with the wood or annual plants in a predetermined liquor ratio,
Erwärmen der Chemikalienlösung und des Holzes bzw. Einjahrespflanzen auf eine Temperatur über Raumtemperatur und anschließend entweder (1. Alternative)Heating the chemical solution and the wood or annual plants to a temperature above room temperature and then either (1st alternative)
Entfernen frei fließender Chemikalienlösung und - Aufschließen des Holzes bzw. Einjahrespflanzen in der Dampfphase oder (2. Alternative) - Aufschließen des Holzes bzw. Einjahrespflanzen in Gegenwart derRemoval of free-flowing chemical solution and - digesting the wood or annual plants in the vapor phase or (2nd alternative) - digesting the wood or annual plants in the presence of the
Chemikalienlösung in flüssiger Phase undChemical solution in liquid phase and
Separieren der frei fließenden Chemikalienlösung und des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen.Separating the free-flowing chemical solution and the wood or the Annual plants.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert darauf, dass zur Herstellung von Hochausbeute-Faserstoffen höhere Chemikalienmengen eingesetzt werden als bisher üblich. Mehr als 5 % Chemikalien für Nadelholz liegen deutlich über den bisher üblichen Chemikalienmengen für die technische Faserstoff-Erzeugung, ebenfalls mehr als 3,5 % Chemikalien für Laubholz und 2,5 % für Einjahrespflanzen. Dieser hohe Chemikalieneinsatz erbringt Faserstoffe mit guter Ausbeute und exzellenten Festigkeitseigenschaften. So werden für Nadelholz bei Mahlgraden von nur 12 0SR bis 15 0SR Reißlängen von mehr als 8 km, aber auch Reißlängen von mehr als 9 km und mehr als 10 km gemessen. Für Laubhölzer werden bei nur 20 0SR Werte von mehr als 5 km, aber auch Reißlängen von mehr als 6 km und mehr als 7 km gemessen. Damit wird das gewünschte hohe Festigkeitsniveau erreicht.The method according to the invention is based on the fact that higher quantities of chemicals are used for the production of high-yield fibers than has hitherto been customary. More than 5% of softwood chemicals are well above the hitherto common chemicals levels for engineering pulp production, also more than 3.5% for hardwood and 2.5% for annual plants. This high use of chemicals yields fibers with good yield and excellent strength properties. Thus, for softwood at grinding degrees of only 12 0 SR to 15 0 SR, breaking lengths of more than 8 km, but also breaking lengths of more than 9 km and more than 10 km are measured. For deciduous trees, values of more than 5 km, but also breaking lengths of more than 6 km and more than 7 km are measured at only 20 0 SR. This achieves the desired high level of strength.
Es ist als außerordentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen, dass diese Festigkeitswerte bereits bei äußerst geringen Mahlgraden erreicht werden, wie sie bisher für Hochausbeute-Faserstoffe nicht verfügbar waren. Faserstoffe nach dem Stand der Technik zeigen bei Mahlgraden von 12 0SR bis 15 0SR für Nadelholz- Faserstoffe oder von 20 0SR für Laubholz ein nicht akzeptables Festigkeitsniveau. Bekannte Faserstoffe haben bei diesen niedrigen Mahlgraden bisher Fasern ergeben, die kein ausreichendes Bindungsvermögen aufgewiesen haben und die entsprechend keine ausreichenden Festigkeitseigenschaften für eine wirtschaftliche Verwendung solcher Faserstoffe geboten haben.It is to be regarded as an extraordinary advantage of the method according to the invention that these strength values are achieved even at extremely low degrees of grinding, which were previously unavailable for high-yield fibers. Fibrous materials according to the prior art exhibit an unacceptable level of strength at freenesses of 12 0 to 15 0 SR SR for softwood pulps or 20 0 SR for hardwood. Known pulps have so far yielded fibers at these low degrees of grinding which have not exhibited sufficient binding power and which accordingly have not provided sufficient strength properties for economical use of such fibers.
Als Einjahrespflanzen eignen sich insbesondere Bambus, Hanf, Reisstroh, Bagasse, Weizen, Miscanthus o. ä..Suitable annual plants are, in particular, bamboo, hemp, rice straw, bagasse, wheat, miscanthus or the like.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserstoffe weisen dagegen bereits bei Mahlgraden im Bereich von 12 0SR bis 15 0SR Reißlängen von mehr als 8 km bis zu 11 km und Durchreißfestigkeiten von mehr als 70 cN bis zu mehr als 110 cN auf, bezogen auf ein Blattgewicht von 100 g/m2. Diese geringen Mahlgrade werden überdies mit einem niedrigen spezifischen Bedarf an Mahlenergie erreicht, der für Nadelholz-Faserstoffe bei weniger als 500 kWh/t Faserstoff liegt, bei Laubholz-Faserstoffen kann der Bedarf an Mahlenergie sogar weniger als 300 kWh/t Faserstoff betragen. Die Erkenntnis, dass das hohe Festigkeitsniveau bereits bei niedrigen Mahlgraden von 12 0SR bis 15 0SR für Nadelholz und bei 20 0SR für Laubholz und darunter erreicht wird, ist wesentlicher Teil der Erfindung.By contrast, the fibrous materials produced by the process according to the invention have tear lengths of more than 8 km up to 11 km and tear strengths of more than 70 cN up to more than 110 cN, even at degrees in the range from 12 ° SR to 15 ° SR Leaf weight of 100 g / m 2 . These low freeness levels are also achieved with a low specific demand for grinding energy, which is less than 500 kWh / t pulp for softwood pulps, and for hardwood pulp the demand for grinding energy may even be less than 300 kWh / t pulp. The realization that the high level of strength already at low degrees of grinding of 12 0 SR to 15 0 SR for softwood and 20 0 SR for hardwood and below is achieved is an essential part of the invention.
Diese hohen Festigkeitswerte sind für Faserstoffe mit einem Ligningehalt von mehr als 15 % für Nadelholz-Faserstoffe, von mehr als 12 % für Laubholz-Faserstoffe oder von mehr als 10 % für Einjahrespflanzen bisher nicht bekannt. Das hoheThese high strength values have hitherto not been known for pulps having a lignin content of more than 15% for softwood pulps, more than 12% for hardwood pulp or more than 10% for annual plants. The high
Festigkeitsniveau kann aber auch für Faserstoffe mit einem noch höherenStrength level can also be higher for fibrous materials
Ligningehalt beibehalten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch geeignet zur Herstellung von Nadelholz-Faserstoffen mit einem Ligningehalt von mehr als 18 %, bevorzugt mehr als 21 %, vorteilhaft von mehr als 24 % bezogen auf die otroLignin content can be maintained. The inventive method is also suitable for the production of softwood pulps with a lignin content of more than 18%, preferably more than 21%, preferably more than 24% based on the otro
Fasermasse. Laubholz-Faserstoffe mit einem Ligningehalt von mehr als 14 %, bevorzugt mehr als 16 %, besonders bevorzugt mehr als 18 % sowieFiber mass. Hardwood fibrous materials with a lignin content of more than 14%, preferably more than 16%, more preferably more than 18% and also
Einjahrespflanzen mit einem Ligningehalt von mehr als 10 %, bevorzugt mehr als 12Annual plants with a lignin content of more than 10%, preferably more than 12
%, insbesondere mehr als 19 % können ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden und zeigen ein hohes Festigkeitsniveau.%, in particular more than 19% can also be produced by the process according to the invention and show a high level of strength.
Die Zusammensetzung der zum Aufschluss verwendeten Chemikalienlösung kann in Abstimmung auf das aufzuschließende Holz bzw. die Einjahrespflanzen und die gewünschten Faserstoff-Eigenschaften festgelegt werden. In der Regel wird allein eine Sulfit-Komponente eingesetzt. Alternativ oder in Ergänzung kann eine Sulfid- Komponente hinzu kommen. Ein Aufschluss mit einer Sulfit-Komponente wird durch die Gegenwart von Sulfid-Komponenten nicht gestört. Technisch wird meist Natriumsulfit eingesetzt, aber auch die Verwendung von Ammonium- oder Kaliumsulfit oder von Magnesiumbisulfit ist möglich. Insbesondere wenn hohe Mengen an Sulfit eingesetzt werden, kann auf den Einsatz einer alkalischen Komponente verzichtet werden, weil sich auch ohne Zugabe alkalischer Komponenten ein hoher pH-Wert einstellt, der den Aufschluss begünstigt.The composition of the chemical solution used for the digestion can be determined in accordance with the wood to be broken or the annual plants and the desired pulp properties. As a rule, only one sulfite component is used. Alternatively or in addition, a sulfide component may be added. Digestion with a sulfite component is not disturbed by the presence of sulfide components. Technically, sodium sulfite is usually used, but also the use of ammonium or potassium sulfite or magnesium bisulfite is possible. In particular, when high amounts of sulfite are used, can be dispensed with the use of an alkaline component, because even without the addition of alkaline components, a high pH value sets, which favors the digestion.
Zur Einstellung des pH-Werts und zur Unterstützung der Delignifizierung kann eine saure und/oder eine alkalische Komponente zudosiert werden. Als alkalische Komponente wird technisch meist Natriumhydroxid (NaOH) eingesetzt. Möglich ist aber auch der Einsatz von Carbonaten, insbesondere Natriumcarbonat. Sämtliche Angaben zu Chemikalien-Mengen des Aufschlussverfahrens in diesem Dokument, z. B. zum Gesamt-Chemikalieneinsatz oder zur Aufteilung der Sulfit-Komponente und der alkalischen Komponente, sind, soweit nicht anders angegeben, jeweils berechnet und angegeben als Natriumhydroxid (NaOH).To adjust the pH and to support the delignification, an acidic and / or an alkaline component can be added. The alkaline component is usually sodium hydroxide (NaOH) is used. However, it is also possible to use carbonates, in particular sodium carbonate. All information on chemical quantities of the digestion process in this document, eg. As for the total use of chemicals or for the distribution of the sulfite component and the alkaline component, unless otherwise stated, are each calculated and reported as sodium hydroxide (NaOH).
Als saure Komponente können Säuren zudosiert werden, um den gewünschten pH- Wert einzustellen. Bevorzugt wird aber der Zusatz von SO2, ggf. in wässriger Lösung. Es ist preiswert und gut verfügbar, insbesondere dann, wenn die verbrauchte Chemikalienlösung z. B. auf der Basis von Natriumsulfit, nach dem Aufschluss für eine Weiterverwendung aufbereitet wird.As an acid component, acids can be added to adjust the desired pH. However, preference is given to the addition of SO 2 , if appropriate in aqueous solution. It is inexpensive and readily available, especially if the spent chemical solution z. B. based on sodium sulfite, after digestion is prepared for further use.
Es wird als eigenständige erfinderische Leistung angesehen, die Vorteile der Verwendung einer Chinon-Komponente für den erfindungsgemäßen Hochausbeute- Aufschluss erkannt zu haben. Chinon-Komponenten, insbesondere Anthrachinon, werden bisher bei der Herstellung von Zellstoffen mit minimalem Ligningehalt eingesetzt, um gegen Ende des Aufschlusses einen unerwünschten Angriff auf die Kohlenhydrate zu verhindern. Durch Zusatz von Chinon-Komponenten wird es möglich, den Aufschluss von Holz weiter bis zum annähernd vollständigen Abbau des Lignins fortzuführen. Es hat sich als bisher nicht gekannte, unerwartete Eigenschaft von Chinon-Komponenten herausgestellt, dass diese die Geschwindigkeit des Ligninabbaus bei der Herstellung von Hochausbeute-Zellstoffen signifikant erhöhen. Die Dauer des Aufschlusses kann z. B. bei der Herstellung von Nadelholz- Faserstoffen um mehr als die Hälfte, je nach Aufschlussbedingungen um mehr als drei Viertel verkürzt werden. Diese bemerkenswerte Wirkung wird mit minimalem Einsatz von Chinon erreicht. Optimal ist ein Einsatz von z. B. Anthrachinon, der zwischen 0,005 % und 0,5 % beträgt. Ein Einsatz von Anthrachinon von bis zu 1 % erbringt auch die gewünschte Wirkung. Ein Einsatz von mehr als 3 % Anthrachinon ist meist unwirtschaftlich.It is considered an independent inventive achievement to have recognized the advantages of using a quinone component for the high yield digestion of the invention. Quinone components, particularly anthraquinone, have heretofore been used in the manufacture of pulps with minimal lignin content to prevent unwanted attack on the carbohydrates towards the end of the digestion. The addition of quinone components makes it possible to continue the digestion of wood until almost complete degradation of the lignin. It has been found to be an unprecedented, unexpected property of quinone components that significantly increase the rate of lignin degradation in the production of high yield pulps. The duration of the digestion can z. B. in the production of softwood pulps by more than half, depending on digestion conditions shortened by more than three quarters. This remarkable effect is achieved with minimal use of quinone. Optimal is a use of z. As anthraquinone, which is between 0.005% and 0.5%. Use of anthraquinone of up to 1% also provides the desired effect. A use of more than 3% anthraquinone is usually uneconomical.
Aus einzelnen oder mehreren der vorgenannten Chemikalien wird eine Chemikalienlösung hergestellt. Meist wird eine wässrige Lösung angesetzt. Als Option kann auch der Einsatz oder der Zusatz von organischen Lösungsmitteln vorgesehen werden. Alkohol, insbesondere Methanol und Ethanol, ergeben in Mischung mit Wasser besonders wirkungsvolle Chemikalienlösungen für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Hochausbeute-Faserstoffen. Das Mischungsverhältnis von Wasser und Alkohol kann für den jeweiligen Rohstoff in wenigen Versuchen optimiert werden.From single or several of the aforementioned chemicals, a chemical solution is prepared. Mostly an aqueous solution is used. Optionally, the use or addition of organic solvents may be provided. Alcohol, especially methanol and ethanol, in combination with water, result in particularly effective chemical solutions for the production of high-quality high-yield fibers. The Mixing ratio of water and alcohol can be optimized for the respective raw material in a few experiments.
Die zur Herstellung eines Faserstoffs mit einer Ausbeute von mindestens 70 % erfindungsgemäß einzusetzende Chemikalienmenge beträgt mindestens 5 % für Nadelholz, mindestens 3,5 % für Laubholz und mindestens 2,5 % für Einjahrespflanzen, jeweils bezogen auf die aufzuschließende otro Holz- bzw. Einjahrespflanzenmasse. Die Qualität des hergestellten Faserstoffs zeigt die besten Ergebnisse bei einem Chemikalieneinsatz von bis zu 15 % für Nadelholz bis zu 10 % für Laubholz und bis zu 10 % bei Einjahrespflanzen. Bevorzugt werden zwischen 9 % und 11 % Chemikalien bezogen auf das eingesetzte otro Holz bei Nadelholz, zugesetzt. Für Laubhölzer liegt der Einsatz an Chemikalien eher niedriger, bevorzugt zwischen 4% und 10 %, besonders bevorzugt zwischen 6 % und 8 % und bei Einjahrespflanzen zwischen 3 und 10 %.The amount of chemicals to be used according to the invention for producing a pulp with a yield of at least 70% is at least 5% for softwood, at least 3.5% for hardwood and at least 2.5% for annual plants, in each case based on the otro wood or annual plant mass to be broken up. The quality of the produced pulp shows the best results with a chemical use of up to 15% for softwoods up to 10% for hardwood and up to 10% for annual plants. Preference is given to between 9% and 11% chemicals based on the used otro wood in softwood added. For hardwoods, the use of chemicals is rather lower, preferably between 4% and 10%, more preferably between 6% and 8% and in annual plants between 3 and 10%.
Wie bereits vorstehend erläutert, ist das Einstellen eines spezifischen pH-Werts keineswegs erforderlich. Nur wenn z.B. besondere Eigenschaften der Zellstoffe (besonders hoher Weißgrad, ein bestimmtes Verhältnis von Reißlängen und Durchreißfestigkeit) mit dem Aufschluss erreicht werden sollen, kann es sinnvoll sein, Säure oder eine alkalische Komponente vor oder während des Aufschlusses zuzusetzen. Nach einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann, unabhängig von dem gewählten Einsatz an Chemikalien insgesamt, ein Verhältnis zwischen einer alkalischen Komponente und Schwefeldioxid (SO2) in einem weiten Bereich eingestellt werden. SO2 wird hier stellvertretend für die oben erwähnte saure Komponente genannt. Es kann also statt SO2 auch eine Säure eingesetzt werden. Da die ggf. zugesetzte Chinon-Komponente nur in minimalen Mengen, meist von deutlich unter 1 % eingesetzt wird, ist sie für die Einstellung dieses Verhältnisses vernachlässigbar. Ein Verhältnis alkalische Komponente : SO2 in einem Bereich von 4 : 1 bis 1 ,6 : 1 ist gut geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen und Faserstoffe mit hohen Festigkeitseigenschaften zu erreichen. Ein üblicher, besonders geeigneter Bereich ist liegt zwischen 2 : 1 und 1,6 : 1. Die Anpassung der anteiligen Komponenten erfolgt in Abhängigkeit vom aufzuschließenden Rohstoff und der jeweils gewählten Verfahrensführung (Aufschlusstemperatur, Aufschlussdauer, Imprägnierung). Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem weiten pH-Wert-Bereich durchgeführt werden. Das Verhältnis von alkalischer Komponente zu saurer Komponente bzw. der Einsatz einer sauren oder einer alkalischen Komponente kann so eingestellt sein, dass zu Beginn des Verfahrens ein pH-Wert zwischen 6 und 11 , bevorzugt zwischen 7 und 11 , besonders bevorzugt zwischen 7,5 und 10 eingestellt wird. Die eher alkalischen pH-Werte zwischen 8 und 11 , die für das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft sind, begünstigen auch die Wirkung der Chinon-Komponente. Das erfindungsgemäße Verfahren ist hinsichtlich des pH-Werts tolerant; es sind wenig Chemikalien zur pH-Wert Einstellung erforderlich. Dies wirkt sich günstig auf die Kosten für Chemikalien aus.As already explained above, setting a specific pH is by no means required. Only if, for example, special properties of the pulps (particularly high whiteness, a certain ratio of breaking lengths and tear strength) are to be achieved with the digestion, it may be useful to add acid or an alkaline component before or during the digestion. According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, regardless of the chosen use of chemicals as a whole, a ratio between an alkaline component and sulfur dioxide (SO 2 ) can be adjusted within a wide range. SO 2 is mentioned here as representative of the above-mentioned acidic component. So it can be used instead of SO 2 and an acid. Since the possibly added quinone component is used only in minimal amounts, usually well below 1%, it is negligible for setting this ratio. A ratio of alkaline component: SO 2 in a range of 4: 1 to 1.6: 1 is well suited to carry out the process according to the invention and to achieve fibers with high strength properties. A customary, particularly suitable range is between 2: 1 and 1.6: 1. The adjustment of the proportionate components takes place depending on the raw material to be digested and the respectively selected process control (digestion temperature, digestion time, impregnation). The process of the invention can be carried out in a wide pH range. The ratio of alkaline component to acidic component or the use of an acidic or an alkaline component can be adjusted so that at the beginning of the process, a pH between 6 and 11, preferably between 7 and 11, more preferably between 7.5 and 10 is set. The more alkaline pH's between 8 and 11, which are beneficial to the process of the invention, also favor the effect of the quinone moiety. The method according to the invention is tolerant with regard to the pH; There are few chemicals required for pH adjustment. This has a favorable effect on the costs of chemicals.
Ohne weiteren Zusatz von Säure oder alkalischer Komponente stellt sich, z. B. für Nadelholz, am Ende des Aufschlusses ein pH-Wert zwischen 8 und 10, meist zwischen 8,5 und 9,5 in der frei fließenden Chemikalienlösung sowie den darin gelösten organischen Bestandteilen, die durch den Aufschluss verflüssigt wurden, ein. Zu den gelösten organischen Bestandteilen zählen vor allem Lignosulfonate.Without further addition of acid or alkaline component arises, for. For example, for softwood, at the end of the digestion, a pH between 8 and 10, usually between 8.5 and 9.5 in the free-flowing chemical solution and the dissolved organic components that have been liquefied by the digestion, a. Among the dissolved organic components are mainly lignosulfonates.
Das Flottenverhältnis, also das Verhältnis der Menge des otro Holzes bzw. Einjahrespflanzen zur Chemikalienlösung, wird zwischen 1 : 1 ,5 und 1 : 6 eingestellt. Bevorzugt wird ein Flottenverhältnis von 1 : 3 bis 1 : 5. In diesem Bereich ist eine gute und einfache Mischung und Imprägnierung des aufzuschließenden Materials gewährleistet. Für Nadelholz wird ein Flottenverhältnis von 1 : 4 bevorzugt. Für Holz- Hackschnitzel mit großer Oberfläche kann das Flottenverhältnis auch deutlich höher liegen, um eine schnelle Benetzung und Imprägnierung zu ermöglichen. Gleichzeitig kann die Konzentration der Chemikalienlösung so hoch gehalten werden, dass die umzuwälzenden Flüssigkeitsmengen nicht zu groß werden.The liquor ratio, ie the ratio of the amount of otro wood or annual plants to the chemical solution, is set between 1: 1, 5 and 1: 6. A liquor ratio of 1: 3 to 1: 5 is preferred. In this range, a good and simple mixing and impregnation of the material to be digested is ensured. For softwood a liquor ratio of 1: 4 is preferred. For wood chips with a large surface, the liquor ratio can also be significantly higher to allow rapid wetting and impregnation. At the same time, the concentration of the chemical solution can be kept so high that the liquid volumes to be circulated are not too large.
Die Mischung oder Imprägnierung der Holz- bzw. Einjahresaufschlussgut erfolgt vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen. Ein Erhitzen der Hackschnitzel und der Chemikalienlösung auf bis zu 110 0C, bevorzugt auf bis zu 120 0C, besonders bevorzugt auf bis zu 130 0C führt zu einem schnellen und gleichmäßigen Aufschluss des Holzes. Für das Mischen oder Imprägnieren der Hackschnitzel ist ein Zeitraum von bis zu 30 Minuten, bevorzugt von bis zu 60 Minuten, besonders bevorzugt von bis zu 90 Minuten vorteilhaft. Die jeweils optimale Zeitdauer hängt unter anderem von der Menge der Chemikalien und dem Flottenverhältnis sowie der Art des Aufschlusses (flüssig oder Dampfphase) ab.The mixture or impregnation of the wood or Einjähraufschlussgut preferably takes place at elevated temperatures. Heating the chips and the chemical solution up to 110 0 C, preferably up to 120 0 C, more preferably up to 130 0 C leads to a rapid and uniform digestion of the wood. For the mixing or impregnation of the wood chips is a period of up to 30 minutes, preferably up to 60 minutes, more preferably from to advantageous to 90 minutes. The optimum time depends, among other things, on the amount of chemicals and the liquor ratio and the type of digestion (liquid or vapor phase).
Der Aufschluss des mit der Chemikalienlösung gemischten oder imprägnierten lignocellulosischen Materials erfolgt bevorzugt bei Temperaturen zwischen 120 0C und 190 0C, vorzugsweise zwischen 150 0C und 180 0C. Für die meisten Hölzer werden Aufschluss-Temperaturen zwischen 155 0C und 170 0C eingestellt. Höhere oder niedrigere Temperaturen können eingestellt werden, aber in diesem Temperaturbereich stehen der Energieaufwand für das Aufheizen und die Beschleunigung des Aufschlusses in einem wirtschaftlichen Verhältnis zueinander. Höhere Temperaturen können sich zudem negativ auf die Festigkeiten und den Weißgrad der Faserstoffe auswirken. Der durch die hohen Temperaturen erzeugte Druck kann durch entsprechende Auslegung des Kochers ohne weiteres aufgefangen werden. Üblicherweise beträgt die Dauer des Aufheizens nur wenige Minuten, meist bis zu 30 Minuten, vorteilhaft bis zu 10 Minuten, insbesondere, wenn mittels Dampf aufgeheizt wird. Die Dauer des Aufheizens kann bis zu 90 Minuten, bevorzugt bis zu 60 Minuten dauern, z. B. wenn in flüssiger Phase aufgeschlossen wird und die Chemikalienlösung zusammen mit den Hackschnitzeln zu erhitzen ist.The digestion of the mixed with the chemical solution or impregnated lignocellulosic material is preferably carried out at temperatures between 120 0 C and 190 0 C, preferably between 150 0 C and 180 0 C. For most woods are digestion temperatures between 155 0 C and 170 0 C. set. Higher or lower temperatures can be adjusted, but in this temperature range, the energy required to heat and accelerate the digestion are in an economic relationship. Higher temperatures can also have a negative effect on the strength and whiteness of the fibers. The pressure generated by the high temperatures can be easily absorbed by appropriate design of the digester. Usually, the duration of the heating is only a few minutes, usually up to 30 minutes, advantageously up to 10 minutes, in particular when heated by means of steam. The duration of the heating can take up to 90 minutes, preferably up to 60 minutes, z. B. when it is digested in the liquid phase and the chemical solution is to be heated together with the wood chips.
Die Dauer des Aufschlusses wird vor allem in Abhängigkeit von den gewünschten Faserstoff-Eigenschaften gewählt. Die Dauer des Aufschlusses kann auf bis zu 2 Minuten verkürzt werden, z. B. für den Fall eines Dampfphasen-Aufschlusses eines Laubholzes mit geringem Ligningehalt. Sie kann aber auch bis zu 180 Minuten betragen, wenn z. B. die Aufschlusstemperatur gering und der natürliche Ligningehalt des aufzuschließenden Holzes hoch ist. Auch wenn der Anfangs-pH-Wert des Aufschlusses im neutralen Bereich liegt, kann eine lange Aufschlussdauer erforderlich sein. Bevorzugt beträgt die Aufschlussdauer bis zu 90 Minuten, insbesondere bei Nadelholz. Besonders bevorzugt beträgt die Aufschlussdauer bis zu 60 Minuten, vorteilhaft bis zu 30 Minuten. Eine Aufschlussdauer von bis zu 60 Minuten kommt vor allem bei Laubhölzern in Betracht.The duration of the digestion is chosen especially depending on the desired pulp properties. The duration of the digestion can be shortened to up to 2 minutes, z. B. in the case of a vapor phase digestion of a hardwood with low lignin content. But it can also be up to 180 minutes, if z. B. the digestion temperature low and the natural lignin content of the aufzuschließenden wood is high. Even if the initial pH of the digestion is in the neutral range, a long digestion time may be required. Preferably, the digestion time is up to 90 minutes, especially in coniferous wood. Particularly preferably, the digestion time is up to 60 minutes, advantageously up to 30 minutes. A digestion time of up to 60 minutes is mainly considered for hardwoods.
Bei Einjahrespflanzen liegt die Aufschlussdauer bei bis zu 90 Minuten. Der Einsatz einer Chinon-Komponente, insbesondere Anthrachinon, ermöglicht eine Verringerung der Aufschlussdauer auf bis zu 25% des Zeitbedarfs ohne Zusatz von Anthrachinon. Wird auf den Einsatz von Chinon-Komponenten verzichtet, verlängert sich für vergleichbare Aufschlussresultate die Aufschlussdauer um mehr als eine Stunde, zum Beispiel von 45 Minuten auf 180 Minuten.In annual plants, the digestion time is up to 90 minutes. The use of a quinone component, in particular anthraquinone, allows a reduction the digestion time up to 25% of the time required without addition of anthraquinone. If the use of quinone components is omitted, the digestion time is extended by more than one hour, for example from 45 minutes to 180 minutes, for comparable digestion results.
Nach einer vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Dauer des Aufschlusses in Abhängigkeit von dem gewählten Flottenverhältnis eingestellt. Je geringer das Flottenverhältnis ist, desto kürzer kann die Verfahrensdauer eingestellt sein.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the duration of the digestion is set as a function of the selected liquor ratio. The lower the liquor ratio, the shorter the process duration can be set.
Die Herstellung von Hochausbeute-Faserstoff mit hohem Chemikalieneinsatz von mehr als 5 % für Nadelholz, von mehr als 3,5 % für Laubholz und mindestens 2,5 % für Einjahrespflanzen erscheint zunächst unwirtschaftlich. Versuche haben aber ergeben, dass nur ein Teil der Chemikalien während des teilweisen Aufschlusses des lignocellulosischen Materials verbraucht wird. Der überwiegende Teil der Chemikalien wird unverbraucht ausgeschleust, entweder vor dem Aufschluss (Dampfphasen- Aufschluss) oder nach dem Aufschluss (Aufschluss in der flüssigen Phase). Der eigentliche Verbrauch an Chemikalien liegt unter den in der Aufschluss-Lösung eingesetzten Mengen.The production of high yield pulp with high chemical input of more than 5% for softwood, of more than 3.5% for hardwood and at least 2.5% for annual plants initially appears uneconomical. Experiments have shown, however, that only some of the chemicals are consumed during the partial digestion of the lignocellulosic material. The majority of the chemicals are discharged unused, either before digestion (vapor phase digestion) or after digestion (digestion in the liquid phase). The actual consumption of chemicals is below the amounts used in the digestion solution.
Der Chemikalienverbrauch wird erfasst als die Menge an Chemikalien die - bezogen auf die ursprünglich eingesetzte Menge an Chemikalien - nach dem Entfernen oder Separieren der Chemikalienlösung sowie ggf. dem Erfassen von Chemikalienlösung, die nach dem Zerfasern oder in Verbindung mit einer Erfassung der Chemikalienlösung gemessen wird. Der Chemikalienverbrauch ist abhängig von der absoluten Menge der für den Aufschluss eingesetzten Chemikalien, bezogen auf die aufzuschließende otro Holzmasse. Je höher der Einsatz von Aufschlusschemikalien ist, um so geringer ist der direkte Umsatz an Chemikalien. Bei einem Einsatz von 27,5 % Chemikalien bezogen auf otro Holzmasse, werden beispielsweise nur ca. 30 % der eingesetzten Chemikalien verbraucht. Bei Einsatz von 15 % Chemikalien bezogen auf otro Holz werden jedoch 60 % der eingesetzten Chemikalien verbraucht, wie in Laborversuchen nachgewiesen werden konnte. Der Chemikalienverbrauch für das erfindungsgemäße Verfahren beträgt nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens während des Aufschlusses bis zu 80 %, bevorzugt bis zu 60 %, besonders bevorzugt bis zu 40 %, vorteilhaft bis zu 20%, besonders vorteilhaft bis zu 10% des Chemikalieneinsatzes, der zu Beginn des Aufschlusses eingesetzt wird.Chemical consumption is recorded as the amount of chemicals measured in terms of the original amount of chemicals after removal or separation of the chemical solution and, if necessary, detection of chemical solution measured after defibration or in conjunction with detection of the chemical solution. The consumption of chemicals depends on the absolute amount of chemicals used for the digestion, based on the otro wood mass to be digested. The higher the use of digestion chemicals, the lower the direct sales of chemicals. When using 27.5% of chemicals based on otro wood pulp, for example, only about 30% of the chemicals used are consumed. However, when 15% of the chemicals are used in relation to otro wood, 60% of the chemicals used are consumed, as demonstrated in laboratory tests. The consumption of chemicals for the process according to the invention is up to 80%, preferably up to 60%, according to a preferred embodiment of the process during the digestion. particularly preferably up to 40%, advantageously up to 20%, particularly advantageously up to 10%, of the chemical used at the beginning of the digestion.
Der Chemikalienverbrauch zum Herstellen einer Tonne Faserstoff liegt bei ca. 6 % bis 14 % Sulfit- und/oder Sulfid-Komponente sowie ggf. alkalischer und/oder sauerer Komponente sowie ggf. Chinon-Komponente bezogen auf otro Faserstoff (Laub- und Nadelholz bzw. Einjahrespflanzen). Erfindungsgemäß genügt diese Menge Chemikalien, um einen Faserstoff mit den vorgegebenen Eigenschaften herzustellen. Um jedoch ein gleichmäßiges Verfahrensergebnis zu gewährleisten und ggf. besondere, gewünschte Faserstoff-Eigenschaften zu erhalten, kann es sich als sinnvoll erweisen, höhere Chemikalienmengen für den Aufschluss einzusetzen, z. B. die vorstehend genannten bis zu 30% Chemikalien bezogen auf otro Holz- bzw. Einjahrespflanzenmasse. Der Einsatz dieser Chemikalienmengen zu Beginn des Aufschlusses zeigt vorteilhafte Wirkung, da die auf diese Weise erhaltenen Faserstoffe bisher nicht verfügbare Eigenschaften, insbesondere hohe Festigkeitseigenschaften und hohe Weißgrade aufweisen. Insbesondere ist bisher kein Aufschlussverfahren verfügbar, dass über ein breites pH-Wert-Spektrum vom neutralen bis zum alkalischen Bereich Faserstoffe mit hohen Festigkeiten erzeugt. Als wirtschaftlich besonders attraktiv hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäß hergestellten Faserstoffe mit weitaus geringerem Energiebedarf auf vorgegebene Mahlgrade zu mahlen sind als bekannte Faserstoffe. Zudem entwickeln sie die hohen Festigkeiten bereits bei ungewöhnlich niedrigen Mahlgraden von 12 0SR bis 15 0SR für Nadelholz und von 20 0SR für Laubholz.The chemical consumption for producing one ton of pulp is about 6% to 14% sulfite and / or sulfide component and possibly alkaline and / or acidic component and possibly quinone component based on otro pulp (hardwood and softwood or annual plants). According to the invention, this amount of chemicals is sufficient to produce a pulp having the predetermined properties. However, in order to ensure a uniform process result and possibly to obtain special, desired pulp properties, it may prove useful to use higher amounts of chemicals for the digestion, z. As the above mentioned up to 30% chemicals based on otro wood or annual plant mass. The use of these amounts of chemicals at the beginning of the digestion shows advantageous effect, since the fibers obtained in this way have previously unavailable properties, in particular high strength properties and high degrees of whiteness. In particular, no digestion process is currently available that produces high strength pulps over a broad pH spectrum from the neutral to the alkaline range. As economically particularly attractive has been found that the fibers produced according to the invention are to be ground with much lower energy consumption to predetermined degrees of grinding than known fibers. In addition, they develop the high strengths even at unusually low grinding grades from 12 0 SR to 15 0 SR for softwood and 20 0 SR for hardwood.
Ein Überschuss an Chemikalien befindet sich nach dem Mischen und Imprägnieren des Holzes mit der Chemikalienlösung bzw. nach dem Aufschluss in der frei fließenden Flüssigkeit. Dieser Überschuss wird vor dem Aufschluss (1. Alternative) oder nach dem Aufschluss (2. Alternative) abgezogen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Zusammensetzung der entfernten Chemikalienlösung erfasst und anschließend für den erneuten Einsatz zur Herstellung von Fasern auf eine vorgegebene Zusammensetzung eingestellt. Die Chemikalienlösung, die vor oder nach dem Aufschluss des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen entfernt wird, weist nicht mehr die ausgangs eingestellte Zusammensetzung auf. Mindestens ein Teil der zum Aufschluss eingesetzten Chemikalien ist - wie vorstehend beschrieben - in das aufzuschließende Material eingedrungen und/oder ist beim Aufschluss verbraucht worden. Die unverbrauchten Chemikalien können ohne weiteres wieder für den nächsten Aufschluss eingesetzt werden. Es wird jedoch erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Zusammensetzung der entfernten Chemikalienlösung zunächst zu bestimmen und dann die verbrauchten Anteile an z. B. Sulfit, alkalischer Komponente, Chinon-Komponente oder auch Wasser bzw. Alkohol zu ergänzen, um wieder die vorgegebene Zusammensetzung für den nächsten Aufschluss herzustellen. Dieser Ergänzungsschritt wird auch als Aufstärken bezeichnet.Excess chemicals are present after mixing and impregnating the wood with the chemical solution or after digestion in the free flowing liquid. This excess is deducted before digestion (1st alternative) or after digestion (2nd alternative). According to an advantageous embodiment of the method, the composition of the removed chemical solution is detected and then adjusted to a predetermined composition for re-use for the production of fibers. The chemical solution, before or after the decomposition of the wood or the Annual plant is removed, no longer has the original composition. At least some of the chemicals used for digestion have - as described above - penetrated into the material to be digested and / or has been consumed in the digestion. The unused chemicals can easily be used again for the next digestion. However, it is proposed according to the invention to first determine the composition of the removed chemical solution and then the consumed proportions of z. As sulfite, alkaline component, quinone component or water or alcohol to supplement to restore the predetermined composition for the next digestion. This supplementary step is also called strengthening.
Es ist als erheblicher Vorteil dieser Maßnahme anzusehen, dass die Chemikalienlösung erst recht bei einem Entfernen vor dem Aufschluss, aber auch bei einem Entfernen nach dem Aufschluss gar keine oder nur sehr wenige Substanzen enthält, die sich bei einer erneuten Verwendung der aufgestärkten Chemikalienlösung für den nächsten Aufschluss als störend erweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren, dass darauf abstellt, bei der Imprägnierung ein Überangebot an Aufschluss- Chemikalien zur Verfügung zu stellen, kann also trotz der zunächst unwirtschaftlich erscheinenden Vorgehensweise des hohen Chemikalieneinsatzes äußerst wirtschaftlich arbeiten, denn das Entfernen bzw. das Separieren und das Aufstärken der Chemikalienlösung kann einfach und kostengünstig durchgeführt werden.It is to be regarded as a considerable advantage of this measure that the chemical solution contains no or only very few substances, especially when removed before digestion, but also when removed after digestion, which is the next time the recovered chemical solution is used again Disruption proves to be annoying. The method according to the invention, which aims to provide an oversupply of digestion chemicals during impregnation, can thus be extremely economical despite the initially uneconomic approach of high chemical use, because the removal or separation and the strengthening of the chemical solution can be carried out easily and inexpensively.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird gezielt so gesteuert, dass nur möglichst wenig des eingesetzten Ausgangsmaterials abgebaut oder gelöst wird. Angestrebt wird es, einen Faserstoff herzustellen, der für Nadelholz einen Ligningehalt von mindestens 15 % bezogen auf die otro Fasermasse aufweist, bevorzugt einen Ligningehalt von mindestens 18 %, besonders bevorzugt von 21 %, vorteilhaft von mindestens 24 %. Für Laubholz wird angestrebt, einen Ligningehalt von mindestens 12 % bezogen auf die otro Fasermasse zu erreichen, bevorzugt von mindestens 14 %, besonders bevorzugt von mindestens 16 %, vorteilhaft von mindestens 18 %. Bei Einjahrespflanzen beträgt der bevorzugte Ligningehalt zwischen 10 und 28 %, insbesondere zwischen 12 und 26 %. Die Ausbeute des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt bei mindestens 70 %, bevorzugt bei mehr als 75 %, vorteilhaft bei mehr als 80 %, jeweils bezogen auf das eingesetzte Holz. Diese Ausbeute korreliert mit dem vorstehend angegeben Ligningehalt des Faserstoffs. Der ursprüngliche Ligningehalt von Holz ist spezifisch für die Art. Der Ausbeuteverlust stellt sich bei dem vorliegenden Verfahren überwiegend als Verlust an Lignin dar. Bei unspezifischen Aufschlussverfahren ist der Anteil an Kohlenhydraten deutlich erhöht, z. B. weil Aufschluss-Chemikalien in an sich unerwünschter Weise auch Cellulose oder Hemicellulosen in Lösung bringen.The process of the invention is specifically controlled so that only as little of the starting material used is degraded or dissolved. The aim is to produce a pulp which has a lignin content of at least 15% based on the otro fiber mass for softwood, preferably a lignin content of at least 18%, more preferably 21%, advantageously at least 24%. For hardwood is sought to achieve a lignin content of at least 12% based on the otro fiber mass, preferably of at least 14%, more preferably of at least 16%, advantageously of at least 18%. In annual plants, the preferred lignin content is between 10 and 28%, in particular between 12 and 26%. The yield of the process according to the invention is at least 70%, preferably more than 75%, advantageously more than 80%, in each case based on the wood used. This yield correlates with the lignin content of the pulp stated above. The original lignin content of wood is specific to the species. In the present process, the yield loss is predominantly a loss of lignin. In the case of nonspecific digestion processes, the proportion of carbohydrates is markedly increased, eg. B. because digestion chemicals in an undesirable manner also bring cellulose or hemicelluloses in solution.
Eine weitere, vorteilhafte Maßnahme ist es, nach dem Zerfasern und ggf. Mahlen des lignocellulosischen Materials die noch verbliebene Chemikalienlösung zu entfernen und einer Weiterverwendung zuzuführen. Diese Weiterverwendung kann in bevorzugter Ausgestaltung zwei Aspekte umfassen. Zum einen wird das während des teilweisen Aufschlusses abgebaute oder in Lösung gebrachte organische Material, überwiegend Lignin, weiter genutzt. Es wird beispielsweise verbrannt um Prozessenergie zu gewinnen. Oder es wird aufbereitet, um anderweitig genutzt zu werden. Zum anderen werden die verbrauchten und unverbrauchten Chemikalien wieder so aufbereitet, dass sie für einen erneuten, teilweisen Aufschluss von lignocellulosischem Material eingesetzt werden können. Dazu gehört die Aufbereitung von verbrauchten Chemikalien.A further, advantageous measure is to remove after defibering and optionally grinding the lignocellulosic material, the remaining chemical solution and feed it to a further use. In a preferred embodiment, this reuse can include two aspects. On the one hand, the decomposed during the partial digestion or dissolved in organic material, mainly lignin, continue to be used. It is burned, for example, to gain process energy. Or it is prepared to be used elsewhere. On the other hand, the used and unused chemicals are reprocessed so that they can be used for a renewed, partial digestion of lignocellulosic material. This includes the treatment of used chemicals.
Nach einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die eingesetzte Chemikalienlösung außerordentlich effizient genutzt. Nach dem Zerfasern und ggf. Mahlen wird der Faserstoff gewaschen, um die Chemikalienlösung so weit wie möglich durch Wasser zu verdrängen. Das bei diesem Wasch- bzw. Verdrängungsvorgang entstehende Filtrat enthält beträchtliche Mengen an Chemikalienlösung und organischem Material. Erfindungsgemäß wird dieses Filtrat der entfernten oder separierten Chemikalienlösung zugeführt, bevor die Chemikalienlösung aufgestärkt und dem nächsten Aufschluss zugeführt wird. Die im Filtrat enthaltenen Chemikalien und organischen Bestandteile stören den Aufschluss nicht. Soweit sie noch einen Beitrag zur Delignifizierung während des nächsten Aufschlusses leisten, wird ihr Gehalt in der Chemikalienlösung erfasst und bei der Bestimmung der für diesen Aufschluss erforderlichen Chemikalienmenge berücksichtigt. Die weiter in dem Filtrat enthaltenen Chemikalien verhalten sich während des anstehenden Aufschlusses inert. Sie stören nicht. Die im Filtrat enthaltenen organischen Bestandteile verhalten sich ebenfalls inert. Sie werden nach dem nächsten Aufschluss bei der Aufbereitung der Chemikalienlösung weiter verwendet, entweder um Prozessenergie zu erzeugen oder auf andere Weise.According to a particularly preferred variant of the method according to the invention, the chemical solution used is used extremely efficiently. After defibering and optionally grinding, the pulp is washed to displace the chemical solution as much as possible through water. The filtrate produced in this washing or displacement process contains considerable amounts of chemical solution and organic material. According to the invention, this filtrate is supplied to the removed or separated chemical solution before the chemical solution is fortified and fed to the next digestion. The chemicals and organic components contained in the filtrate do not disturb the digestion. To the extent that they still contribute to delignification during the next digestion, their content is recorded in the chemical solution and taken into account in determining the amount of chemicals required for this digestion. The chemicals further contained in the filtrate behave inert during the pending digestion. They do not bother. The organic constituents contained in the filtrate are also inert. They will continue to be used in the processing of the chemical solution after the next digestion, either to generate process energy or otherwise.
Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, dass durch diese Führung des Filtrats weniger Frischwasser und weniger Chemikalien für den Aufschluss verwendet werden. Gleichzeitig wird ein Maximum an gelöstem organischem Material erfasst. Auch diese verbesserte Nutzung des in Lösung gegangenen organischen Materials verbessert die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens.It is considered to be particularly advantageous that less filtrate water and fewer chemicals are used for digestion by this filtrate. At the same time a maximum of dissolved organic material is detected. This improved use of the dissolved organic material also improves the economy of the process according to the invention.
Details des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung werden nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert.Details of the method and the device according to the invention are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments.
Die nachfolgenden Versuche wurden gemäß der folgenden Vorschriften ausgewertet:The following tests were evaluated according to the following rules:
- Die Ausbeute wurde durch Wägung des eingesetzten Rohstoffs und des nach dem Aufschluss erhaltenen Zellstoffs, jeweils bei 105 0C auf Gewichtskonstanz (atro) getrocknet, berechnet. - Der Ligningehalt wurde als Klason-Lignin bestimmt gemäß TAPPT T 222 om-98.The yield was calculated by weighing the raw material used and the pulp obtained after the pulping, in each case dried at 105 ° C. to constant weight (atro). The lignin content was determined as Klason lignin according to TAPPT T 222 om-98.
Das säurelösliche Lignin wurde bestimmt gemäß TAPPI UM 250The acid-soluble lignin was determined according to TAPPI UM 250
Die papiertechnologischen Eigenschaften wurden an Prüfblättern bestimmt, die nach Zellcheming-Merkblatt V/8/76 hergestellt wurden.The paper technology properties were determined on test sheets which were produced according to Zellcheming leaflet V / 8/76.
Der Mahlgrad wurde nach Zellcheming-Merkblatt V/3/62 erfaßt. - Das Raumgewicht wurde nach Zellcheming-Vorschrift V/11/57 ermittelt.The freeness was measured according to Zellcheming leaflet V / 3/62. - The density was determined according to Zellcheming regulation V / 11/57.
- Die Reißlänge wurde nach Zellcheming-Vorschrift V/12/57 bestimmt. Die Durchreißfestigkeit wurde nach DIN 53 128 Elmendorf ermittelt.The breaking length was determined according to Zellcheming regulation V / 12/57. The tear resistance was determined according to DIN 53 128 Elmendorf.
Die Ermittlung von Tensile-, Tear- und Burst-Index erfolgte gemäß TAPPI 220 sp- 96. - Der Weißgrad wurde ermittelt durch Herstellung der Prüfblätter nach Zellcheming- Merkblatt V/19/63, gemessen wurde nach SCAN C 11 :75 mit einem Datacolor elrepho 450 x Photometer; die Weiße ist in Prozent nach der ISO-Norm 2470 angegeben. - Die Viskosität wurde bestimmt nach dem Merkblatt I V/36/61 des Vereins der Zellstoff- und Papier-Chemiker und -Ingenieure (Zellcheming).The determination of Tensile, Tear and Burst Index was carried out according to TAPPI 220 sp. 96. The whiteness was determined by preparing the test sheets according to Zellcheming leaflet V / 19/63, measured according to SCAN C 11:75 with a Datacolor elrepho 450 x photometer; the whiteness is given in percent according to ISO standard 2470. - The viscosity was determined according to the leaflet IV / 36/61 of the Association of Pulp and Paper Chemists and Engineers (Zellcheming).
- Sämtliche % - Angaben in diesem Dokument sind als Gewichtsprozent zu lesen, soweit nicht im einzelnen anders angegeben. - Die Angabe "otro" in diesem Dokument bezieht sich auf "ofentrockenes" Material, das bei 105 0C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wurde. Die Chemikalien für den Aufschluss sind in Gewichtsprozent als Natriumhydroxid angegeben, soweit nicht anders erläutert.- All% figures in this document are to be read as weight percent unless otherwise specified. - The term "otro" in this document refers to "oven-dry" material which has been dried at 105 ° C. to constant weight. The digestion chemicals are reported in weight percent as sodium hydroxide, unless otherwise specified.
Beispiel 1 - Nadelholzaufschluss in flüssiger PhaseExample 1 - Softwood pulping in the liquid phase
Ein Gemisch aus Fichtenholz- und Douglasienhackschnitzeln wurde nach einer Dämpfung (30 Minuten bei Sattdampf mit 105 0C) mit einer Natriumsulfit- Aufschlusslösung bei einem Flottenverhältnis von Holz : Aufschlusslösung 1 : 3 versetzt. Der gesamte Einsatz an Chemikalien lag unter 15 % bezogen auf otro Hackschnitzel. Der pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses wurde durch Zugabe von SO2 auf pH 6 eingestellt.A mixture of spruce wood and Douglas fir wood chips was after a damping (30 minutes in saturated steam at 105 0 C) with a sodium sulfite pulping solution at a liquor ratio of wood: digestion solution 1: 3 added. The total use of chemicals was less than 15% based on otro woodchips. The pH at the beginning of the digestion was adjusted to pH 6 by addition of SO 2 .
Die mit Chemikalienlösung imprägnierten Fichtenholz-Hackschnitzel wurden über einen Zeitraum von 90 Minuten auf 170 0C aufgeheizt und über 60 Minuten bei dieser maximalen Temperatur aufgeschlossen.The impregnated with chemical solution spruce wood chips were heated over a period of 90 minutes at 170 0 C and digested for 60 minutes at this maximum temperature.
Anschließend wurde die frei fließende Flüssigkeit durch Zentrifugieren entfernt, aufgefangen und in einer Anordnung zum Rückführen unverbrauchter Flüssigkeit analysiert und aufgestärkt und so für den nächsten Aufschluss bereitgestellt.Subsequently, the free-flowing liquid was removed by centrifugation, collected and analyzed and strengthened in an arrangement for recycling unconsumed liquid and thus provided for the next digestion.
Die aufgeschlossenen Hackschnitzel wurden zerfasert. Teilmengen des so erzeugten Faserstoffs wurden verschieden lang gemahlen, um die Festigkeit bei verschiedenen Mahlgraden zu ermitteln. Der Energieaufwand zum Zerfasern der teilweise aufgeschlossenen Hackschnitzel betrug weniger als 300 kWh/t Faserstoff.The open-ended wood chips were shredded. Aliquots of the pulp so produced were ground for different lengths to determine the strength at different degrees of grinding. The energy required to shred the partially digested chips was less than 300 kWh / t of pulp.
Die Ausbeute lag bei diesem Versuch bei 77 % bezogen auf die eingesetzte Holzmasse. Diese entspricht einem Faserstoff mit einem Ligningehalt von weit über 20%. Der durchschnittliche Ligningehalt für Fichtenholz wird mit 28 % bezogen auf die otro Holzmasse angegeben (Wagenführ, Anatomie des Holzes, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 1980). Der tatsächliche Ligningehalt des Faserstoffs liegt höher als 20 %, da während des Aufschlusses vorwiegend, aber nicht ausschließlich Lignin abgebaut wird. Auch Kohlenhydrate (Cellulose und Hemicellulosen) werden in geringen Mengen gelöst. Die angegebenen Werte zeigen, dass der Aufschluss eine gute Selektivität mit Blick auf den Lignin- und Kohlenhydratabbau aufweist.The yield in this experiment was 77% based on the wood pulp used. This corresponds to a pulp with a lignin content of well over 20%. The average lignin content for spruce wood is given as 28% in relation to the otro wood mass (Wagenführ, Anatomie des Holzes, VEB Fachbuchverlag Leipzig, 1980). The actual lignin content of the pulp is higher than 20%, because during digestion mainly but not exclusively lignin is broken down. Carbohydrates (cellulose and hemicelluloses) are also dissolved in small amounts. The values given show that the digestion has a good selectivity with regard to lignin and carbohydrate degradation.
Der Weißgrad liegt mit Werten von über 55 % ISO unerwartet hoch und bietet so eine gute Ausgangsbasis für eine ggf. anschließende Bleiche, in der Weißgrade von 75 % ISO erreichbar sind.The whiteness is unexpectedly high with values of over 55% ISO and thus provides a good starting point for a possible subsequent bleaching, in the whiteness of 75% ISO can be achieved.
Bei einem Ausgangsmahlgrad von 12 0SR haben diese Stoffe bereits 6 km Reißlänge bei einem spezifischen Gewicht von 1 ,87 cm3/g.At a starting grinding degree of 12 ° SR, these substances already have 6 km of breaking length with a specific weight of 1.87 cm 3 / g.
Um die Faserstoffe auf einen Mahlgrad von 15 0SR zu mahlen, ist eine Mahldauer von 20 bis 30 Minuten erforderlich. Bis zu einer Mahldauer von 20 Minuten (Mahlgrad 12 0SR - 15 0SR) entwickelt sich der Mahlgrad unabhängig vom pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses (pH 6 bis pH 9,4) in einem engen Korridor.To grind the fibers to a degree of grinding of 15 0 SR, a grinding time of 20 to 30 minutes is required. Up to a grinding time of 20 minutes (freeness SR 12 0 - 15 0 SR), the freeness developed independently of the pH value at the start of the digestion (pH 6 to pH 9.4) in a narrow corridor.
Ebenfalls unabhängig vom Anfangs-pH-Wert des Aufschlusses und der zum Erreichen des Mahlgrads erforderlichen Mahldauer wird bei einem Mahlgrad 15 0SR ein hohes Festigkeitsniveau erreicht.Also regardless of the initial pH of the digestion and the grinding time required to reach the degree of grinding a high level of strength is achieved at a freeness of 15 0 SR.
Beispiel 2Example 2
Der Faserstoff wurde aus Fichten-Hackschnitzeln hergestellt, wobei der pH-Wert zu Beginn des Aufschlusses bei 9,4 lag.The pulp was made from spruce wood chips with the pH at the beginning of the digestion being 9.4.
Zusätzlich zu den 15 % Gesamtchemikalien (Sulfit und NaOH in vorgegebenem Verhältnis) wurde der Chemikalienlösung 0,1 Anthrachinon bezogen auf die eingesetzte Holzmenge zugegeben.In addition to the 15% total chemicals (sulfite and NaOH in predetermined proportions), the chemical solution 0.1 anthraquinone was added based on the amount of wood used.
Die Dauer des Aufschlusses betrug 60 Minuten. Dabei ergaben sich folgende Werte:The duration of the digestion was 60 minutes. The following values resulted:
Ausbeute (%): 81 ,1 Ligningehalt: 22,7Yield (%): 81, 1 lignin content: 22.7
Weißgrad (% ISO): 53,7Whiteness (% ISO): 53.7
Reißlänge (km): 9,6Tear length (km): 9.6
Durchreißfestigkeit (cN; 100 g/m2): 75,0Tear resistance (cN, 100 g / m 2 ): 75.0
Durch den Zusatz von 0,1 % Anthrachinon kann die Dauer des Aufschlusses von ca. 180 Minuten unter ansonsten unveränderten Aufschlussbedingungen auf 60 Minuten verringert werden. Dieser Zeitgewinn ist wertvoll, vor allem deshalb, weil die Anlagen zur Faserstoffherstellung kleiner dimensioniert werden können. Weiteres Einspar- Potential liegt darin, dass die zum Aufschluss erforderliche Temperatur nur über einen sehr viel kürzeren Zeitraum aufrecht erhalten werden muss.By adding 0.1% anthraquinone, the duration of digestion can be reduced from approx. 180 minutes to 60 minutes under otherwise unchanged digestion conditions. This time saving is valuable, above all because the plants for producing pulp can be made smaller. Further savings potential lies in the fact that the temperature required for digestion only needs to be maintained for a much shorter period of time.
Weiterhin wurde ermittelt, dass bei sinkendem Einsatz an Gesamtchemikalien bis auf Werte zwischen 5 und 15 % bei Nadelholz Faserstoff mit weitgehend gleich guten Eigenschaften erzeugt wird. Diese Ergebnisse sind nicht vom Einsatz des Anthrachinons abhängig. Das Anthrachinon bewirkt eine Beschleunigung des Aufschlusses, der gewünschte Faserstoff kann aber auch ohne Zusatz von Anthrachinon aufgeschlossen werden.Furthermore, it was determined that with decreasing use of total chemicals up to values of between 5 and 15% softwood pulp is produced with largely equally good properties. These results are not dependent on the use of anthraquinone. The anthraquinone causes an acceleration of the digestion, the desired pulp can also be digested without the addition of anthraquinone.
Beispiel 3: Laubholzaufschluss in flüssiger PhaseExample 3: Hardwood pulping in the liquid phase
Eukalyptushackschnitzel wurden nach der Dämpfung mit einer Natriumsulfit- Aufschlusslösung bei einem Flottenverhältnis von Holz-Aufschlusslösung 1 : 3 versetzt. Der Chemikalieneinsatz lag hier bei 10,5 % (als NaOH) auf otro Hackschnitzel.Eucalyptus chips were added after attenuation with a sodium sulfite digestion solution at a liquor ratio of wood digestion solution 1: 3. The use of chemicals here was 10.5% (as NaOH) on otro woodchips.
Im Zeitraum von 90 Minuten wurde das Aufschlussgut imprägniert und das Kochgut auf die maximale Aufschlusstemperatur von 170 0C aufgeheizt. Die Kochdauer betrug 50 Minuten. Aufschlüsse mit Eukalyptusholz zeigen, dass sich diese Stoffe mit einem spezifischen Energieeintrag zur Zerfaserung von weniger als 250 KWh/t herstellen lassen.In the period of 90 minutes, the pulp was impregnated and the food was heated to the maximum digestion temperature of 170 0 C. The cooking time was 50 minutes. Digestions with eucalyptus wood show that these substances can be produced with a specific energy input for defibration of less than 250 kWh / t.
Die Ausbeute lag bei diesen Versuchen bei 77 % bezogen auf die eingesetzte Holzmasse. Bei einem Ausgangsmahlgrad von 14 SR haben diese Stoffe bereits 3,5 km Reißlänge bei einem spezifischen von 2,05 cm3/g. Diese Stoffe ließen sich in der folgenden Bleiche auf Weißgrade von 79,6 % ISO bleichen.The yield in these experiments was 77% based on the wood pulp used. In an initial freeness of 14 SR these substances have already 3.5 kilometers tenacity / g at a specific of 2.05 cm 3. These substances bleached to whiteness of 79.6% ISO in the following bleach.
Versuche haben gezeigt, dass die Aufschlüsse in der Dampfphase einen geringen Gesamt-Zeitbedarf zeigen. Gegenüber dem Aufschluss in der flüssigen Phase erfolgt das Aufheizen auf die maximale Aufschlusstemperatur sehr viel schneller. Der eigentliche Aufschluss benötigt dann die gleiche Dauer wie eine Kochung in der flüssigen Phase. Während des Dampfphasen-Aufschlusses ist keine frei fließende Chemikalienlösung vorhanden, diese wird nach der Imprägnierung und vor dem Aufschluss abgezogen. Sie ist daher weniger mit organischem Material versetzt als die Chemikalienlösung, die nach dem Aufschluss in der flüssigen Phase abgezogen wird. Auf die Qualität des erzeugten Faserstoffs hat dies jedoch keinen Signifikaten Einfluss.Experiments have shown that the vapor phase digestions have a low overall time requirement. Compared to the digestion in the liquid phase, the heating up to the maximum digestion temperature takes place much faster. The actual digestion then takes the same duration as a boiling in the liquid phase. There is no free-flowing chemical solution during vapor phase digestion, which is removed after impregnation and before digestion. It is therefore less mixed with organic material than the chemical solution, which is withdrawn after digestion in the liquid phase. However, this does not affect the quality of the pulp produced.
Während bei Dampfphasen-Aufschlüssen ähnliche Werte bei der Ausbeute erreichbar sind, liegt der Weißgrad der beim Dampf-Aufschluss erzeugten Faserstoffe allerdings deutlich niedriger. Einen signifikanten Effekt bewirkt die Verringerung der maximalen Aufschlusstemperatur von 170 0C auf 155 0C: der Weißgrad steigt.While in the case of vapor-phase digestions similar values can be achieved in the yield, the whiteness of the fibers produced during the steam digestion is significantly lower. A significant effect is the reduction of the maximum digestion temperature from 170 0 C to 155 0 C: the whiteness increases.
Die in der Dampfphase hergestellten Faserstoffe weisen hervorragende Festigkeiten auf. Die Reißlänge wurde beispielsweise mit 10 km und mit 11 km bei 15 "SR gemessen. Die Durchreißfestigkeit wurde beispielsweise mit 82,8 cN und mit 91 ,0 cN gemessen. Diese Werte entsprechen den besten Werten für Faserstoffe mit hohem Ligningehalt, die für Aufschlüsse in der flüssigen Phase erreicht wurden oder liegen noch darüber. Für Faserstoffe mit hohem Ligningehalt aus dem Stand der Technik sind vergleichbare Festigkeitswerte nicht bekannt. Aus den Beispielen ist besonders deutlich zu entnehmen, dass die erfindungsgemäßen Faserstoffe nur eines geringen Energieaufwands bei der Mahlung bedürfen, um hohe Reißlängen aufzubauen, ohne dass die Durchreißfestigkeit verringert wird. Mahlgrad 12 0SR wurde jeweils in 0-10 Minuten erreicht; Mahlgrad 13 0SR 5-30 Minuten, meist 10-20 Minuten. Um auf Mahlgrad 14 0SR zu kommen, musste die Jokro-Mühle 30-40 Minuten arbeiten und für Mahlgrad 15 0SR waren zwischen 35 und 40 Minuten erforderlich. Es liegt auf der Hand, dass eine Mahlung bis auf Mahlgrade um 40 0SR einen enormen Aufwand an Mahlenergie erfordern würde. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist also darin zu sehen, dass mit geringem Energieaufwand zu mahlende Faserstoffe mit hohen Festigkeiten erzeugt werden. The fibers produced in the vapor phase have excellent strengths. The tenacity was measured, for example, at 10 km and at 11 km at 15 "SR The tearing resistance was measured, for example, at 82.8 cN and at 91.0 cN These values correspond to the best values for high lignin content pulps for pulps in For pulps with a high lignin content from the prior art comparable strength values are not known. It can be seen particularly clearly from the examples that the fibrous materials according to the invention require only a small amount of energy during grinding in order to build up high breaking lengths without reducing the tear propagation resistance. Grinding 12 0 SR was achieved in 0-10 minutes; Grinding degree 13 0 SR 5-30 minutes, usually 10-20 minutes. In order to reach grind level 14 0 SR, the Jokro mill had to work for 30-40 minutes and for grind level 15 0 SR it took between 35 and 40 minutes. It is obvious that a grinding up to Mahlgrade by 40 0 SR would require an enormous amount of grinding energy. A particular advantage of the method according to the invention is therefore to be seen in the fact that with low energy consumption to be milled fibers are produced with high strengths.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen von Faserstoff aus Holz oder Einjahrespflanzen mit einem Ligningehalt von mindestens 15 % für Nadelholz, von mindestens 12 % für Laubholz und von mindestens 10 % für Einjahrespflanzen, jeweils bezogen auf die otro Fasermasse, mit den Schritten1. A method for producing pulp from wood or annual plants with a lignin content of at least 15% for softwood, of at least 12% for hardwood and of at least 10% for annual plants, each based on the otro pulp, with the steps
- Herstellen einer Chemikalienlösung mit mehr als 5 % Chemikalien (berechnet als NaOH) für Nadelholz oder mit mehr als 3,5 % Chemikalien (berechnet als NaOH) für Laubholz oder mit mehr als 2,5 % Chemikalien (berechnet als NaOH) für Einjahrespflanzen, jeweils bezogen auf die otro- manufacture a chemical solution with more than 5% chemicals (calculated as NaOH) for softwood or with more than 3.5% chemicals (calculated as NaOH) for hardwood or with more than 2.5% chemicals (calculated as NaOH) for annual plants, each related to the otro
Menge des HolzesAmount of wood
- Mischen der Chemikalienlösung mit Holz bzw. Einjahrespflanzen in einem vorgegebenen Flottenverhältnis- Mixing the chemical solution with wood or annual plants in a given liquor ratio
- Erwärmen der Chemikalienlösung und des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen auf eine Temperatur über Raumtemperatur und anschließend- Heating the chemical solution and the wood or the annual plants to a temperature above room temperature and then
- entweder (1. Alternative)- either (1st alternative)
Entfernen frei fließender Chemikalienlösung undRemove free-flowing chemical solution and
Aufschließen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen in der Dampfphase - oder (2. Alternative)Digesting the wood or annual plants in the vapor phase - or (2nd alternative)
Aufschließen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen in flüssiger Phase und Separieren der frei fließenden Chemikalienlösung und des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen.Digesting the wood or annual plants in the liquid phase and separating the free-flowing chemical solution and the wood or annual plants.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserstoff mit einem Gehalt von mindestens 15 % Lignin, bevorzugt mindestens 18 % Lignin, vorteilhaft mindestens 21 % Lignin, insbesondere mindestens 24% Lignin bezogen auf otro Faserstoff für Nadelholz oder mit einem Gehalt von mindestens 14 % Lignin, bevorzugt mindestens 16 % Lignin, besonders bevorzugt mindestens 18 % Lignin bezogen auf otro Faserstoff für Laubholz oder mit einem Gehalt von mindestens 10 % Lignin, bevorzugt mindestens 12 % Lignin, insbesondere mindestens 19 % Lignin bezogen auf otro Faserstoff für Einjahrespflanzen hergestellt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that a pulp having a content of at least 15% lignin, preferably at least 18% lignin, advantageously at least 21% lignin, in particular at least 24% lignin based on otro pulp for softwood or with a content of At least 14% lignin, preferably at least 16% lignin, more preferably at least 18% lignin based on otro pulp for hardwood or containing at least 10% lignin, preferably at least 12% lignin, especially at least 19% lignin based on otro pulp for annual plants will be produced.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Chemikalienlösung eine Chinon-Komponente eingesetzt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for the preparation of the chemical solution, a quinone component is used.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschluss von Nadelholz höchstens 15 % Chemikalien, vorzugsweise zwischen 9 und 11 % Chemikalien eingesetzt werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the decomposition of softwood at most 15% chemicals, preferably between 9 and 11% chemicals are used.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschluss von Laubholz höchstens 10 % Chemikalien, vorzugsweise zwischen 4 und 10% Chemikalien, insbesondere zwischen 6 und 8 % Chemikalien eingesetzt werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the digestion of hardwood at most 10% chemicals, preferably between 4 and 10% chemicals, in particular between 6 and 8% chemicals are used.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschluss von Einjahrespflanzen höchstens 10 %, vorzugsweise zwischen 3 und 10 % Chemikalien eingesetzt werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the digestion of annual plants at most 10%, preferably between 3 and 10% chemicals are used.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Chemikalienlösung Sulfite und7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the preparation of the chemical solution sulfites and
Sulfide, einzeln oder in Mischung eingesetzt werden.Sulfides, used singly or in mixture.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Chemikalienlösung eine saure und / oder eine alkalische Komponente, insbesondere eine Säure, Schwefeldioxid, Natriumhydroxid und/oder ein8. The method according to claim 7, characterized in that for the preparation of the chemical solution, an acidic and / or an alkaline component, in particular an acid, sulfur dioxide, sodium hydroxide and / or a
Karbonat eingesetzt wird.Carbonate is used.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschluss eine alkalische Komponente und eine saure Komponente, insbesondere SO2 eingesetzt werden, wobei das9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that for the digestion of an alkaline component and an acidic component, in particular SO 2 are used, wherein the
Verhältnis alkalische Komponente : SO2 in einem Bereich von 4 : 1 bis 1 ,6 : 1 , vorzugsweise auf 2 : 1 eingestellt wird. Alkaline component ratio: SO 2 is adjusted in a range of 4: 1 to 1.6: 1, preferably 2: 1.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem pH-Wert zwischen 6 und 11 , bevorzugt zwischen 7 und 11 , besonders bevorzugt zwischen 7,5 und 10 durchgeführt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method at a pH between 6 and 11, preferably between 7 and 11, more preferably between 7.5 and 10 is performed.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flottenverhältnis Holz : Chemikalienlösung zwischen 1 :1 ,5 und 1 :6, bevorzugt zwischen 1 : 3 und 1 : 5 eingestellt wird.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a liquor ratio wood: chemical solution between 1: 1, 5 and 1: 6, preferably between 1: 3 and 1: 5 is set.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen der Chemikalienlösung und des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen auf bis zu 130 0C, bevorzugt auf bis zu 120 0C, vorteilhaft auf bis zu 110 0C erfolgt.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating of the chemical solution and the wood or the annual plants up to 130 0 C, preferably up to 120 0 C, advantageously up to 110 0 C.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen und ggf. der Chemikalienlösung bis zu 90 Minuten, bevorzugt bis zu 60 Minuten, vorteilhaft bis zu 30 Minuten, besonders vorteilhaft bis zu 10 Minuten dauert.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the heating of the wood or the annual plants and optionally the chemical solution takes up to 90 minutes, preferably up to 60 minutes, advantageously up to 30 minutes, particularly advantageously up to 10 minutes ,
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschließen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen bei Temperaturen zwischen 120 0C und 190 0C, bevorzugt bei Temperaturen zwischen 150 °C und 180 0C, besonders bevorzugt bei Temperaturen zwischen 160 0C und 170 0C durchgeführt wird.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the digestion of the wood or annual plants at temperatures between 120 0 C and 190 0 C, preferably at temperatures between 150 ° C and 180 0 C, particularly preferably at temperatures between 160 0 C and 170 0 C is performed.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschließen des Holzes bzw. der Einjahrespflanzen bis zu 180 Minuten, bevorzugt bis zu 90 Minuten, besonders bevorzugt bis zu 60 Minuten, vorteilhaft bis zu 30 Minuten, besonders vorteilhaft bis zu 2 Minuten dauert.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the digestion of the wood or annual plants up to 180 minutes, preferably up to 90 minutes, more preferably up to 60 minutes, advantageously up to 30 minutes, particularly advantageously up to 2 Takes minutes.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Aufschließens in Abhängigkeit vom Flottenverhältnis gewählt wird. 16. The method according to claim 15, characterized in that the duration of the digestion is selected depending on the liquor ratio.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrauch an Chemikalien während des Aufschlusses bis zu 80 %, bevorzugt bis zu 60 %, besonders bevorzugt bis zu 40 %, vorteilhaft bis zu 20%, besonders vorteilhaft bis zu 10% des17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the consumption of chemicals during the digestion up to 80%, preferably up to 60%, more preferably up to 40%, advantageously up to 20%, particularly advantageously up to 10% of
Chemikalieneinsatzes zu Beginn des Aufschlusses beträgt.Use of chemicals at the beginning of digestion.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der entfernten oder separierten Chemikalienlösung erfasst und anschließend für den erneuten Einsatz zur18. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the composition of the removed or separated chemical solution detected and then for reuse for
Herstellung von Fasern auf eine vorgegebene Zusammensetzung eingestellt wird.Production of fibers is adjusted to a predetermined composition.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zerfasern und ggf. Mahlen des aufgeschlossenen lignocellulosischen Materials freigesetzte19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that released after the defibration and optionally grinding the digested lignocellulosic material
Chemikalienlösung entfernt wird und einer Weiterverwendung zugeführt wird. Chemical solution is removed and sent for further use.
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