EP3472383A1 - Verfahren zur herstellung von faserstoff - Google Patents

Verfahren zur herstellung von faserstoff

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EP3472383A1
EP3472383A1 EP17724804.4A EP17724804A EP3472383A1 EP 3472383 A1 EP3472383 A1 EP 3472383A1 EP 17724804 A EP17724804 A EP 17724804A EP 3472383 A1 EP3472383 A1 EP 3472383A1
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    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of fibrous lignocellulose from wood, preferably in the form of wood chips, wherein the lignocellulosic material is impregnated by chemicals from a mixture of sodium sulfite and sodium bisulfite and then subjected to a crushing process in a refiner.
  • Methods for producing high yield pulp are e.g. known from CA 1051618.
  • Bisulfite can be used in the pretreatment stage but also in the
  • Free S0 2 can also condense with water vapor and produce corrosion on colder parts of the apparatus. At the higher pH
  • Refining plates come through calcium salts. At lower pH values can be
  • the aim of the invention is to avoid corrosion on the one hand and formation of deposits on the refiner plates on the other. This is achieved by additionally introducing chemicals from a mixture of sodium sulfite and sodium bisulfite directly into the refiner. This allows the conditions of addition to the impregnation and in the refiner
  • An advantageous development of the invention is characterized in that the chemicals with a pH of 6.0 to 7.5, preferably from 6.5 to 7.0, are fed to the impregnation. This can be done with the corrosion
  • a favorable embodiment of the invention is characterized in that the chemicals having a pH of 4.0-5.5, preferably 4.2-4.5, are added to the refiner. This allows the formation of deposits on the refiner plates can be greatly reduced or avoided, thereby significantly extending the life of the plates, resulting in enormous cost savings. Also, the salt formation, in particular of calcium salts, thereby substantially avoided.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that 60-80% of the chemicals are added to the impregnation and 20-40% of the chemicals in the refiner. This is a particularly good utilization of
  • a favorable development of the invention is characterized in that the impregnation is carried out at a temperature of 80-170 ° C, preferably 130-140 ° C. In this temperature range, a particularly good and rapid implementation of the chemicals can be achieved.
  • a favorable development of the invention is characterized in that the total amount of chemicals added is 1-20 kg / t, preferably 10-15 kg / t. Thus, the specific energy consumption of the process, in particular the comminution in the refiner, can be significantly reduced.
  • FIG. A flow diagram of a pretreatment plant with impregnation
  • the FIGURE shows an example of a system circuit according to the invention.
  • woodchips which may already be pretreated, fed to a reactor 2 for impregnation.
  • a chemical This is a mixture of sodium sulfite and sodium bisulfite.
  • the chemical supplied here has a pH of about 6.5-7.0 and is about 60-80% of the total amount of chemicals to be added. It has been shown that at a pH of 6.5 - 7.0 already 60 - 80% of the reaction after a short time, often after a few
  • the pH can be 6.0
  • the remaining amount of about 20-40% of the chemicals which in turn consist of a mixture of sodium sulfite and sodium bisulfite, is fed in via a line 6.
  • the chemicals which in turn consist of a mixture of sodium sulfite and sodium bisulfite
  • the pH here can be 4.0-5.5. This results in the crushing zone, a pH value, the deposits and coating on the refining plates, in particular of calcium sulfide prevented.
  • the invention is not limited to the examples described. It can be used for both hardwood and softwood.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserstoff aus Lignozellulose aus Holz, vorzugsweise in Form von Hackschnitzeln, wobei das lignozellulose Material durch eine Mischung aus Natriumsulfit und Natriumbisulfit imprägniert und anschließend einem Zerkleinerungsprozess in einem Refiner unterworfen wird. Es ist vornehmlich dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Chemikalien aus einer Mischung von Natriumsulfit und Natriumbisulfit direkt in den Refiner eingebracht werden. Damit können für beide Zugabeströme an Chemikalien die optimalen Bedingungen eingestellt werden, so das einerseits der Prozess energetisch günstig betrieben und auch Korrosion und Belagbildung im Refiner und anschließenden Aggregaten weitestgehend vermieden werden kann.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON FASERSTOFF
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserstoff aus Lignozellulose aus Holz, vorzugsweise in Form von Hackschnitzeln, wobei das lignozellulose Material durch Chemikalien aus einer Mischung von Natriumsulfit und Natriumbisulfit imprägniert und anschließend einem Zerkleinerungsprozess in einem Refiner unterworfen wird.
Verfahren zur Herstellung von Hochausbeutezellstoff sind z.B. aus der CA 1051618 bekannt. Hier werden bei chemischem Zellstoff, mechanischem Zellstoff,
chemimechanischem Zellstoff, thermomechanischem Zellstoff etc. in einer
Vorbehandlung zur Imprägnation Chemikalien zur Entfernung des Lignin zugesetzt. Der Einsatz von Schwefelverbindungen bei Hackschnitzeln aber auch
Jahrespflanzen ist gut bekannt und wird angewandt um Energie bei der
Zerkleinerung einzusparen und die Qualität des Zellstoffs bei mechanischem Zellstoff zu verbessern. Als Chemikalien werden hier meist Mischungen aus Natriumsulfit und Natriumbisulfit bei Temperaturen von 100 - 150 °C eingesetzt, wobei der Zellstoff nach der Imprägnierung durch die Chemikalien eine gewisse Verweilzeit in einem Behälter verbringt. Natriumsulfit und Natriumbisulfit liegen gemeinsam vor, wobei sich das Gleichgewicht abhängig vom pH-Wert verschiebt. So liegt bei einem niedrigen pH-Wert (ca. 4 - 5,5) der größere Anteil an Natriumbisulfit vor, während bei einem höheren pH-Wert (ca. 6 - 7,5) der Großteil der Mischung als Natriumsulfit vorliegt. Um SO2 Emissionen zu vermeiden wird meist bei einem pH-Wert kleiner 5,5 oft auch kleiner 4,0 gearbeitet. Das gasförmige S02 als Produkt einer
Bisulfitzersetzung kann bei der Vorbehandlungsstufe aber auch bei der
Zerkleinerung auftreten. Freies S02 kann auch mit Wasserdampf kondensieren und an kälteren Teilen der Apparate Korrosion erzeugen. Bei den höheren pH-Wert
Bedingungen tritt aber ein Belag auf den Refinerplatten auf, der die Lebensdauer der Refinerplatten stark verkürzt. Auch kann es zu Verstopfungen der Kanäle der
Refinerplatten durch Kalziumsalze kommen. Bei geringeren pH-Werten kann
Korrosion auftreten und auch SO2 Emissionen im bzw. nach dem Refiner erfolgen. Ziel der Erfindung ist es Korrosion einerseits und Belagbildung auf den Refinerplatten andererseits zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, dass zusätzlich Chemikalien aus einer Mischung von Natriumsulfit und Natriumbisulfit direkt in den Refiner eingebracht werden. Damit können die Bedingungen der Zugabe zur Imprägnation und in den Refiner
unterschiedlich gestaltet und speziell die pH-Werte optimal angepasst werden, um Korrosion und Belagbildung zu vermeiden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Chemikalien mit einem pH-Wert von 6,0 - 7,5, vorzugsweise von 6,5 - 7,0, der Imprägnation zugeführt werden. Damit kann man die Korrosion durch mit
Wasserdampf kondensiertes freiwerdendes SO2 in den Hauptaggregaten vermeiden. Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Chemikalien mit einem pH-Wert von 4,0 - 5,5, vorzugsweise 4,2-4,5, in den Refiner zugegeben werden. Dies ermöglicht, dass die Belagbildung auf den Refinerplatten stark reduziert oder vermieden werden kann und dadurch die Lebensdauer der Platten erheblich verlängert wird, was zu enormen Kostenersparnissen führt. Auch wird dadurch die Salzbildung, insbesondere von Kalziumsalzen, im Wesentlichen vermieden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass 60 - 80 % der Chemikalien in die Imprägnation und 20 - 40 % der Chemikalien in den Refiner gegeben werden. Damit wird eine besonders gute Ausnützung der
Chemikalien erreicht.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnation bei einer Temperatur von 80 - 170 °C, vorzugsweise von 130- 140°C, durchgeführt wird. In diesem Temperaturbereich ist eine besonders gute und schnelle Umsetzung der Chemikalien erreichbar. Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der zugegebenen Chemikalien 1 - 20 kg/t, vorzugsweise 10-15 kg/t, beträgt. Damit kann der spezifische Energieverbrauch des Prozesses, insbesondere der Zerkleinerung im Refiner, signifikant reduziert werden. Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei die
Fig. ein Fliessschema einer Vorbehandlungsanlage mit Imprägnation und
nachfolgender Zerkleinerung im Refiner darstellt.
In der Fig. ist ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Anlagenschaltung dargestellt. Aus einem Speicherbehälter 1 werden Holzhackschnitzel, die gegebenenfalls bereits vorbehandelt sind, einem Reaktor 2 zur Imprägnation zugeführt. Am Beginn dieses Reaktors wird über eine Leitung 3 eine Chemikalie zugeführt. Dies ist eine Mischung aus Natriumsulfit und Natriumbisulfit. Die hier zugeführte Chemikalie weist einen pH- Wert von ca. 6,5 -7,0 auf und beträgt etwa 60 - 80 % der Gesamtmenge an zuzugebenden Chemikalien. Es hat sich gezeigt, dass bei einem pH-Wert von 6,5 - 7,0 bereits 60 - 80 % der Reaktion nach kurzer Zeit, oft schon nach einigen
Sekunden an Reaktionszeit, abgeschlossen ist. Grundsätzlich kann der pH-Wert 6,0
- 7,5 betragen. Mittels eines Förderers 4, z.B. Schneckenförderer, werden die imprägnierten Hackschnitzel einem Refiner 5 zur Zerkleinerung zugeführt.
Gleichzeitig wird hier über eine Leitung 6 die restliche Menge von ca. 20 - 40 % der Chemikalien, die wiederum aus einer Mischung von Natriumsulfit und Natriumbisulfit bestehen, zugeführt. Neben einer Zufuhr der Chemikalien direkt in die
Zerkleinerungszone des Refiner 5 kann die Zugabe auch mit dem
Verdünnungswasser durch Löcher in den Mahlplatten der Statoren in die
Zerkleinerungszone eingebracht werden. Auch hier handelt es sich um eine
Mischung aus Natriumsulfit und Natriumbisulfit, wobei der pH-Wert vorzugsweise 4,0
- 4,5 beträgt. Grundsätzlich kann der pH-Wert hier 4,0 - 5,5 betragen. Dadurch ergibt sich in der Zerkleinerungszone ein pH-Wert, der Ablagerungen und Belag auf den Refinerplatten, insbesondere von Kalziumsulfit, verhindert. Sollte sich
gasförmiges SO2 in der Zerkleinerungszone bilden, so würde dieses mit dem zurückgeführten Dampf 7 abtransportiert und vom lignozellulosen Material mit höherem pH-Wert absorbiert bzw. neutralisiert werden. Der Dampf 7 kann einer Stopfschnecke nach dem Speicherbehälter 1 zur Aufwärmung der Hackschnitzel zugeführt werden. Weiterer Dampf wird üblicherweise einer Wärmerückgewinnung zugeführt. Durch die erfolgte Aufteilung der Zugabe der Chemikalien, insbesondere von Bisulfit, kann der pH-Wert optimal an die Notwendigkeiten angepasst werden. Damit kann durch einen niedrigen pH-Wert im Zerkleinerungsprozess der spezifische Energieverbrauch gering gehalten werden, bei Erhalt der Festigkeit und optischen Eigenschaften des Zellstoffs bei gleichzeitiger Vermeidung der Korrosion und der Belagbildung im Refiner und anschließenden Aggregaten.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. Sie kann vielmehr sowohl für Hartholz als auch für Weichholz angewandt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Faserstoff aus Lignozellulose aus Holz,
vorzugsweise in Form von Hackschnitzeln, wobei das lignozellulose Material durch Chemikalien aus einer Mischung von Natriumsulfit und Natriumbisulfit imprägniert und anschließend einem Zerkleinerungsprozess in einem Refiner unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Chemikalien in einer Mischung aus Natriumsulfit und Natriumbisulfit direkt in den Refiner eingebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Chemikalien mit einem pH-Wert von 6,0 - 7,5, vorzugsweise von 6,5 - 7,0 der
Imprägnation zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Chemikalien mit einem pH-Wert von 4,0 - 5,5 , vorzugsweise von 4,2 - 4,5 in den Refiner zugegeben werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass 60 - 80 % der Chemikalien in die Imprägnation und 20 - 40 % der
Chemikalien in den Refiner gegeben werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnation bei einer Temperatur von 80 - 170 °C, vorzugsweise von 120 - 140 °C, durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge der zugegebenen Chemikalien 1 - 20 kg/t, vorzugsweise 10 - 15 kg/t, beträgt.
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