EP4373647A1 - VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON FASERPLATTEN UNTER VERRINGERTEM VOC-AUSSTOß - Google Patents

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON FASERPLATTEN UNTER VERRINGERTEM VOC-AUSSTOß

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Publication number
EP4373647A1
EP4373647A1 EP22754075.4A EP22754075A EP4373647A1 EP 4373647 A1 EP4373647 A1 EP 4373647A1 EP 22754075 A EP22754075 A EP 22754075A EP 4373647 A1 EP4373647 A1 EP 4373647A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wood chips
steam
vapor
separated
wood
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.)
Pending
Application number
EP22754075.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Bungert
Thomas Heine
Martin SCHWENDY
Christian DÜMICHEN
André HENNIG
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.)
Fiberboard GmbH
Original Assignee
Fiberboard 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
Application filed by Fiberboard GmbH filed Critical Fiberboard GmbH
Publication of EP4373647A1 publication Critical patent/EP4373647A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/003—Pretreatment of moulding material for reducing formaldehyde gas emission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
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    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B27N1/029—Feeding; Proportioning; Controlling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/04—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/18—Auxiliary operations, e.g. preheating, humidifying, cutting-off

Definitions

  • the invention relates to a method for producing fiber boards with reduced VOC emissions, in particular for producing HDF boards or MDF boards.
  • a continuous production process of wood fibers using the dry and wet method, based on lignocellulosic material such as wood, straw or bagasse includes, among other things, a comminution of the raw material into free fibers or fiber aggregates, which in subsequent steps are coated with adhesive, dried, formed and formed into a End product, the so-called board or wood fiber board, are pressed.
  • the fibers are preferably released from the raw material today in a so-called thermomechanical process in one step or in a thermal and mechanical process in at least two separate steps.
  • the wood chips are usually washed to remove dirt such as soil or stones.
  • the thermal treatment i.e. the heating of the raw material, takes place in a first thermal treatment device at a preferred temperature of up to about 100 degrees Celsius, in particular under atmospheric pressure, and then in a preferably pressurized second thermal treatment device at a temperature of, for example, about 150 to 190 degrees Celsius, in particular under a pressure of about 4 to 13 bar.
  • the dwell time of the wood chips in the thermal treatment devices can be adjusted depending on the prevailing process conditions and can be between about 1 and 10 minutes, for example.
  • the thermal heating in the second thermal treatment device is preferably carried out by means of steam.
  • the mechanical processing then takes place in what is also known as a shredder refiners
  • the residence time of the wood chip feedstock in the refiner is of short duration.
  • the energy converted to mechanical energy associated with mechanical processing converts to heat in the reduction zone and appears in the processing system as off-gas, particularly steam, generated from moisture in the raw material.
  • the wood fibers are usually transported pneumatically to a fiber dryer, where the drying process is carried out with a large volume of air and a controlled inlet air temperature of around 140 to 200 degrees Celsius, depending on the current fiber moisture content.
  • the fibers are mechanically separated from the drying air.
  • the dried fibers are then transported further for shaping, pre-pressing and finally final pressing of the board.
  • the drying air is subjected to an exhaust gas scrubbing. Wet scrubbing, wet electrostatic precipitators or biofilters and biological wastewater treatment are used for this.
  • the wood emissions released when the fibers are released and during drying, especially in the second thermal treatment device, are transported from the first thermal treatment device via the refiner together with the bulk fiber material to the dryer, where the majority of the fibers is separated and finally moist drying air from the dryer is discharged into the atmosphere after the exhaust gas scrubbing.
  • These wood emissions mainly contain volatile organic substances, so-called volatile organic compounds (VOCs).
  • the second thermal treatment device is equipped with an upper outlet for degassing the organic emissions released there.
  • the steam is introduced in the lower part of the first thermal treatment device and the chips entering the upper part of the first thermal treatment device are washed in the counter-current steam during the condensation of the steam. This is accomplished by the steam moving up through the chip column to the cooler chips at the top of the first thermal processor.
  • the released emissions, exhaust air and steam resulting from the evaporation of the moisture in the wood chips are separated and disposed of through the outlet in a dedicated device.
  • the chips from the first thermal treatment device are transported into the refiner by means of a screw conveyor which compresses and dewaters the chips during transport.
  • EP 2 573 258 A1 describes a method and a device for processing wood chips for the production of wood-containing fibrous material. With regard to the washing of the wood chips, it is stated that this is done with heating up to around 90°C with water heated up to 98°C.
  • US Pat. No. 4,925,527 describes a process for obtaining turpentine from a TMP process (Thermal Mechanical Pulp) in which a gas stream is taken from a refiner and fed to a condenser.
  • TMP process Thermal Mechanical Pulp
  • a method for producing fiberboards with reduced VOC emissions having at least the following method steps: a) providing wood-containing chips; b) thermal treatment of the wood chips in a thermal treatment device or in a plurality of thermal treatment devices; c) comminution, in particular defibering, of the wood chips in a refiner; d) adding the comminuted, in particular defibrated, wood chips; and e) pressing the comminuted, in particular defibrated and glued, wood chips to form the fibreboard, f) steam used or produced in the process being removed from the process in a controlled manner at least one steam emission point, in particular continuously, with the steam being removed in a predetermined quantity range is such that a lower limit and an upper limit of the quantity range of the total steam separated off occurs as a function of at least one specification of the wood chips used in method step a).
  • Such a method makes it possible in a particularly advantageous manner to efficiently reduce the environmentally harmful VOC emissions in the production of fiberboard.
  • a resource-saving method is also possible here.
  • VOC Volatile Organic Comounds
  • VOCs Volatile Organic Comounds
  • the ones in this Method described VOCs terpenes which occur as wood oil in the wood. Examples include the following substances, which can occur in the percentages by weight given in brackets based on the VOCs contained: a-pinene (20-70%), ß-pinene (5-20%), limonene (1-5% ), camphene (1-5%), phenol (0.2-2%).
  • Other components may include myrcene, ⁇ -, ⁇ -phellandrene, 3-carene, cymene/cymene, terpinoic acid, ocimene.
  • Fibreboards in the context of the present invention are to be understood, in a manner known per se, as meaning boards which have wood fibers in a matrix made of a binder.
  • the fibreboards can comprise so-called medium-density fibreboards (MDF boards, density for example 700-800 kg/m 3 ) or low-density fibreboards (FDF, density for example ⁇ 650 kg/m 3 ).
  • MDF boards medium-density fibreboards
  • FDF low-density fibreboards
  • HDF boards high-density fibreboards
  • Such fibreboards are particularly suitable for interior house construction as underlay panels for roofs or external planking for walls.
  • the boards are also used in a variety of ways in furniture construction. An application as floor, ceiling or wall coverings for the interior design of rooms is also suitable.
  • wood-containing wood chips are provided.
  • any wood can be provided in this step, which is coarsely chopped up so that it can be provided as wood chips.
  • the wood used is not particularly limited, for example, wood selected from pine wood, spruce wood, spruce wood, birch wood, beech wood, dead oak wood, alder wood, etc. can be used, but is not limited thereto.
  • the raw wood can be processed into wood chips, for example, by roughly chopping the wood used as the starting material and also debarking it and cleaning it from coarse impurities, ie freeing it from sand components or stones, for example.
  • the size of the wood chips is not fundamentally limited, as is known in principle to a person skilled in the art from the production of fiberboard.
  • the method comprises a thermal treatment of the wood chips in a thermal treatment device or in a plurality of thermal treatment devices.
  • the wood chips can be treated with steam or hot water under pressure, for example in order to remove VOCs from the wood.
  • the temperature in this process step can be at least partly in a range above 100°C.
  • the thermal treatment or the thermal treatments can be used to further purify the wood chips.
  • the wood chips are comminuted in a refiner.
  • the previously coarsely chopped wood is further chopped up so that it assumes the shape that is suitable for the panels to be produced.
  • This can be adjusted, for example, by adjusting the grinder or the energy introduced into the wood chips as a result and/or the duration of the treatment of the wood chips, as is known in principle to a person skilled in the art.
  • the wood chips can be defibrated in this process step.
  • the comminuted or defibrated wood chips obtained after process step c) are then glued according to process step d).
  • Gluing is to be understood in particular as introducing the wood chips into a matrix of binders serving as glue.
  • the binder or the glue can be, for example, a urea-formaldehyde resin, for example reinforced with melamine or phenol.
  • the glue or the binder is preferably hardenable, for example with the application of heat, so that after hardening a stable structure is formed which can serve as a corresponding fiber board.
  • the shredded and glued wood chips can then be pressed according to process step e) to form a fiber board, in particular using heat and/or electromagnetic radiation.
  • process step e the specific parameters to be used in this process step depend on the materials to be pressed, in particular on the glue or binder used.
  • vapor used or produced in the process is removed from the process in a controlled manner at at least one vapor emission point, with the vapor being removed in a predetermined quantity range such that a lower limit and an upper limit of the quantity range of the total separated steam takes place as a function of at least one specification of the wood chips used in process step a).
  • the steam can preferably be separated off continuously.
  • a continuous separation of the steam includes, for example, an uninterrupted separation or also a continuous periodic separation, that is to say comprehensively definable, periodically recurring pauses.
  • the invention is based in particular on the fact that by separating steam from the process, VOCs can be separated from the production flow, since they accumulate in the steam. A corresponding steam separation therefore reduces the emission of VOCs, for example as exhaust gases or as vapors from the manufactured product, i.e. the fiberboard produced.
  • the method described here also makes use of the fact that terpenes, the most important VOCs in this method, have a boiling point of over 150°C, but it was nevertheless found that even waste steam streams or general steam streams with temperatures below 100°C contain a considerable amount of volatile organic substances and in particular terpenes may contain. It is therefore advantageous in the method described here that the focus is on the total amount of steam separated off, regardless of its origin or the local separation point.
  • the separation of steam streams can in principle be carried out according to methods from the prior art and it is advantageous that the steam is treated to collect the VOCs and is not immediately released into the environment together with the VOCs.
  • the steam can be separated by means of overpressure or underpressure.
  • the fiberboards produced can be further processed, in particular depending on their specific area of application.
  • the fiberboards produced can be sanded, sawn into smaller boards, or further layers can be applied, for example in laminating processes.
  • the fiber board can be supplied to the desired application in an advantageous manner.
  • the at least one specification of the wood chips it should be mentioned that only one specification can serve as the basis for determining the amount of steam to be separated, or that a plurality of specifications can preferably serve as the basis for determining the amount of steam to be separated.
  • one specification or a plurality of specifications can be selected from the following specifications.
  • a specification can be the amount of chips used in the process.
  • the amount of both the wood chips and the steam can be the absolute amount in a batch process, or the amount of both the wood chips and the steam can be the amount per unit time in a continuous process. It is understandable that regardless of the specific design and the components of the wood chips, the amount of wood chips has a significant influence on the VOCs brought into the process by the wood and thus equally on the VOCs to be discharged, so that the amount of wood chips when determining of the amount of vapor to be separated should preferably be considered.
  • VOCs present in a given quantity of wood chips may depend on the specific wood species used.
  • the quantity of vapor to be separated off can be reduced in a particularly reliable manner, since it is ensured that too little vapor is not produced as a result of fluctuations in the VOCs that occur during the separation of the vapor separated and thus an undesirably high content of VOCs exits.
  • the amount of steam to be separated and possibly to be produced can nevertheless be reduced reliably and without the risk described above.
  • the amount of VOCs contained in the wood chips used in process step a), in particular the terpenes contained, is determined by examining the wood chips used or is estimated on the basis of the type of wood chips used.
  • Determining the amount of VOCs by examining the wood chips can enable the VOCs contained in the wood chips to be determined particularly precisely, so that the amount of steam to be separated off can also be determined very precisely.
  • the VOC amount can be determined in a manner known per se by analyzing the components of the wood chips. This can be advantageous, for example, because the VOC content can simply be reduced through evaporation during storage, or fluctuations in the VOC content can also occur in the same type of wood.
  • VOCs contained in the wood chips in particular the amount of terpenes contained, based on the type of wood chips used, i.e. in particular considering the type of wood the wood chips are made of, can allow the VOC amount to be determined particularly easily, with the effort being very high can be kept low.
  • This configuration can be based in particular on the fact that different types of wood, for example birch or spruce, often have different amounts of VOCs such as terpenes, for example, but the amount of VOCs and in particular the amount of terpenes is characteristic of the type of wood.
  • the VOC quantity can be estimated in advance without having to carry out an analysis.
  • the amount of vapor separated can be determined with a definable safety factor, i.e. a definably larger amount of vapor can be separated than is necessary according to the data used for the terpene quantity.
  • a definable safety factor i.e. a definably larger amount of vapor can be separated than is necessary according to the data used for the terpene quantity.
  • This also allows a particularly safe and reliable reduction in the amount of VOCs discharged from the process. It has been found that it is already sufficient if the total amount of steam separated off in process step f) is in an amount range of 0.5 to 100 times the mass, preferably 0.5 to 50 times the mass, particularly preferably 0.5 to 10 times the mass based on the amount of terpene in the wood chips provided.
  • the dry mass of the wood chips provided can also be a good indicator for determining the amount of steam to be separated. It can be advantageous if the total amount of vapor separated off in process step f) is in an amount range from 0.001 to 0.2 times the mass, preferably from 0.001 to 0.1 times the mass, particularly preferably from 0.001 to 0.02 times the mass based on the dry mass of the wood chips provided.
  • the amount of vapor to be separated is well below the amount separated in prior art solutions, e.g s to smuggle and thus to significantly reduce the VOC emissions in the process described here for the production of fiberboard. It has thus been shown that, for example, even if the method described here or the amount of steam separated in the method is based on the dry matter of the wood chips provided, a surprisingly small amount of steam can be separated which is sufficient to achieve the object of the invention.
  • the dry mass of the wood or the wood chips refers in particular to absolutely dry wood (atro), as is usual in wood processing.
  • the dry matter of wood used can in turn be determined analytically or estimated from known data for the type of wood used. Above that is the crowd again easily determinable in continuous or batch processes, as a quantity per unit of time or as an absolute quantity, as described above.
  • the vapor emission point positioned upstream of the refiner comprises a thermal treatment device or is positioned between the refiner and a thermal treatment device such as a digester. It has been shown that particularly at these positions, VOCs such as terpenes in particular can be effectively removed from the process by vapor separation, so that the method can be carried out particularly effectively in this configuration.
  • the steam emission point is a steam treatment device in front of a wood chip digester or the wood chip digester itself or is located between the steam treatment device and the digester. It has also been shown at these emission points that VOCs and in particular terpenes can be effectively removed from the process flow.
  • a steam separation upstream of a position can be a position on the main stock flow of the wood chips or a steam recirculation, which runs in the opposite direction to the main stock flow but is still adjacent to the corresponding position due to the position of the main material flow or due to the course of the vapor recirculation is to be described as upstream.
  • vapor recycle from the refiner to a thermal processor is considered to be upstream of the refiner.
  • the vapor emission point positioned downstream of the refiner can be a vapor separator positioned downstream of the refiner.
  • a vapor separator is to be understood as meaning a device of this type in which vapor is to be removed from the process.
  • this configuration can also be implemented without a large amount of equipment.
  • At least one vapor emission point is generated from a liquid flow.
  • vapor can thus escape from a correspondingly hot liquid stream, which is then separated, or a cooler liquid stream, from which no vapor emerges, can be heated until vapor emerges in order to separate the vapor streams thus produced.
  • account can be taken of the fact that VOCs or terpenes, which have escaped from the wood, do not only accumulate in the vapor but are also found at least in small amounts in liquid streams. Emission of vapor from these liquid streams can then also effectively remove such proportions of VOCs from the process, which can make the reduction of VOCs as a whole more effective.
  • liquid streams in which VOCs have been found include, for example, a squirt stream directly from a stuffing screw or a liquid stream resulting from a squirt stream from a stuffing screw. It can also be advantageous to collect the VOC-containing vapor removed in accordance with process step g) and optionally to further treat one or more components. In this embodiment, the method can not only be used to reduce VOC emissions, but the method can be carried out significantly more economically due to the possibility of collecting separated vapor streams and optionally treating them further. Because the materials contained in the steam flow or other properties of the steam flow, such as its heat, can be used in the method or other methods, so that costs and resources can be saved.
  • hydrolate is generally understood to be the aqueous phase obtained after condensation of the vapor, which can contain correspondingly water-soluble components, such as formaldehyde, for example.
  • the separated vapor or one or more components can also be advantageous for the separated vapor or one or more components to be further treated by incineration or exposure to high temperatures, adsorption, absorption, membrane technology methods, condensation, crystallization or other suitable process engineering methods.
  • the heat of a material flow occurring in the process is used further in the process to generate energy.
  • the energy inherent in the material flow can thus be reused in the form of heat, in particular to heat other material flows.
  • This step can also improve economic aspects of the method according to the invention and thus save costs and resources.
  • a simple way of further treating the vapor containing VOCs removed in process step g) or a part thereof consists in the thermal treatment of this, for example by introducing the vapor into an incineration plant.
  • the VOC-containing steam can be introduced into the system for process heat recovery.
  • wood chips are provided. These are formed from a fundamentally selectable wood and are provided by roughly reducing the size of the wood and, in particular, by rough washing.
  • the wood chips are then treated in a number of thermal treatment devices. This is achieved in a first thermal treatment step 20, in a second thermal treatment step 40 and in a third thermal treatment step 50.
  • exhaust gases containing VOC are at a high temperature.
  • the first thermal treatment step 20 takes place in a so-called pre-pre-steam tank at a preferred temperature of up to approximately 100° C., in particular under atmospheric pressure.
  • some of the VOCs can be transferred from the wood chips to the steam.
  • This VOC-containing vapor can be discharged from the first thermal treatment device at a vapor emission point, preferably from its upper section and for example via a roof-mounted pipeline.
  • the wood chips are washed or cleaned in a cleaning step 30.
  • the wood chips are cleaned in a washing device in particular at a temperature above room temperature and less than or equal to the boiling temperature of water, in particular between 80° and 100 °C An increased temperature enables a better separation of wood chips and foreign matter. Thus, non-chip foreign matter is filtered and discharged from the processing system.
  • the wood chips are preferably cleaned with a water-containing, in particular water-based, medium.
  • the washing device receives the aforementioned VOC-containing condensate from the first thermal treatment device.
  • This VOC-containing condensate can be removed from the processing system along with VOCs released during washing.
  • the second thermal treatment step 40 of the wood chips takes place in the second thermal treatment device, also called pre-steam tank, which is designed, for example, to receive and expel exhaust gases containing VOC, in particular back into the first thermal treatment device.
  • the second thermal treatment takes place, for example, without pressure at a temperature above room temperature, in particular at a temperature less than or equal to the boiling point of water, ie less than or equal to 100°C. An increased temperature allows for better release of VOCs from the wood chips.
  • the exhaust gases containing VOC are discharged in particular from the second thermal treatment device and/or passed on to the first thermal treatment device. Furthermore, VOC-containing exhaust gases from a device used subsequently for carrying out the Process are fed into the second thermal treatment device to further heat the wood chips or to release VOCs.
  • the second thermal treatment of the wood chips can take place in the second thermal treatment device using steam, preferably steam.
  • steam preferably steam.
  • some of the VOCs can be transferred from the wood chips to the steam.
  • This VOC-containing vapor can be discharged from the second thermal treatment device, preferably from its upper section and for example via a pipeline arranged on the roof.
  • some or all of the vapor can condense and release VOCs from the wood chips as condensate.
  • This VOC-containing condensate can, for example, be passed on to a stuffing screw and/or a cooker and/or to a water treatment plant.
  • the third thermal treatment step 50 can, in particular, take place in a so-called cooker.
  • the cooking of the wood chips in the cooker which can be designed to absorb and expel VOC-containing exhaust gases, takes place, for example, at a temperature above room temperature, in particular between 3 bar and 15 bar inclusive, preferably between 5 bar and 13 bar inclusive , preferably 9 bar, at a temperature greater than the boiling point of water, i.e. 100 °C, around 90-175 °C.
  • An increased temperature allows for better release of VOCs from the wood chips.
  • the wood chips are preferably cleaned with a water-containing, in particular water-based, medium.
  • the first and second thermal treatments have heated and softened the chips such that VOCs contained in the chips are efficiently released from the digester.
  • a droplet separator is preferably installed downstream of the cooker.
  • the wood chips are then comminuted in a comminution step 60 or defibration step in the refiner.
  • the design and driving style of the Refiners can be adaptable to the desired application of the plate.
  • a grinding energy of 50 - 200 kWh/t of wood chips can be introduced via the grinding tools, which are part of the refiner and fiberize the wood chips.
  • Lower grinding energy in the range of 50 kWh/t wood chips is suitable for floor coverings, 150 kWh/t wood chips for high-quality furniture.
  • the shredded wood chips or the wood fibers obtained in this way are passed through a so-called blowline and a drying step 70 takes place in a dryer to dry the wood fibers coming from the refiner. This can in turn take place at elevated temperatures, in which case the resulting moist atmosphere can be removed from the wood fibers by a separation step 80 .
  • the exhaust air can be washed, for example, so that the last components, in particular VOC-containing components, can be washed out and, if necessary, reused or collected.
  • the dried shredded wood chips or the wood fibers obtained in this way are processed into fiber boards in a processing step 90 .
  • the shredded wood chips can be glued and the glued shredded wood chips can be pressed into a board.
  • the sheet can then be finished for the specific application.
  • the vapor used or produced in the process is continuously separated from the process at at least one vapor emission point, with the vapor being separated in a predetermined quantity range is such that a lower limit and an upper limit of the quantity range of the total steam separated off occurs as a function of at least one specification of the wood chips used in method step a).
  • the separation of the steam for the discharge of VOCs takes place depending on the VOCs brought into the process by the wood chips or their wood. This can be done, for example, taking into account the amount and/or type of wood introduced or also specifically via the amount of VOC entered.
  • the total amount of steam separated off can be in an amount range from 0.5 to 100 times the mass, preferably 0.5 to 50 times the mass, particularly preferably 0.5 to 10 times the mass, based on the amount of terpene in the wood chips provided.
  • the total amount of steam separated off can be in an amount range from 0.001 to 0.2 times the mass, preferably from 0.001 to 0.1 times the mass, particularly preferably from 0.001 to 0.02 times the mass, based on the dry mass the wood chips provided.
  • a vapor emission point can be understood in particular as a point at which vapor can be separated from the process.
  • the following steam emission points are suitable for separating steam, namely the pre-steam tank or a first thermal treatment device, the pre-steam tank or a second thermal treatment device, the digester or the third thermal treatment device or the refiner.
  • transport units such as a screw or conveying units, such as after the first thermal treatment device, between the second and third thermal treatment devices, or a transport unit, such as a screw between the third thermal treatment device and the refiner.
  • a dewatering unit such as a dewatering screw, is also suitable, or steam recirculation between individual processing units.
  • At least one gas emission point may be positioned upstream of the refiner.
  • Relevant positions include, for example, a thermal processor or a position in a vapor recycle between the refiner and a thermal processor, a steam processor before a chip digester or the chip digester itself, or a vapor recycle between the steam processor and the digester.
  • At least one vapor emission point is positioned downstream of the refiner.
  • vapor emission point positioned downstream of the refiner is a vapor separator positioned downstream of the refiner.
  • At least one vapor emission point is generated from a liquid flow.
  • examples include a squish stream directly from a stuffing screw or a liquid stream resulting from a squish stream from a stuffing screw.
  • the method described here allows a cost- and resource-saving possibility to reduce VOC emissions in the production of fiberboard, in particular HDF or MDF boards.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faserplatten mit reduziertem VOC-Ausstoß.

Description

Fiberboard GmbH Düsseldorf, 21. Juli 2022
Unser Zeichen: CD 43154 / UAM
Fiberboard GmbH
An der Birkenpfuhlheide 4, 15837 Baruth, Deutschland
Verfahren zum Herstellen von Faserplatten unter verringertem VOC-Ausstoß
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Faserplatten unter verringertem VOC- Ausstoß, insbesondere zum Herstellen von HDF-Platten oder MDF-Platten.
Ein kontinuierlicher Herstellungsprozess von Holzfasern nach der Trocken- und Nassmethode, basierend auf lignocellulosehaltigem Material wie Holz, Stroh oder Bagasse, umfasst unter anderem eine Zerkleinerung des Rohmaterials zu freien Fasern oder Faseraggregaten, die in nachfolgenden Schritten mit Klebstoff beschichtet, getrocknet, geformt und zu einem Endprodukt, der sogenannten Platte oder Holzfaserplatte, gepresst werden. Die Freisetzung von Fasern aus dem Rohstoff erfolgt heute vorzugsweise in einem sogenannten thermo mechanischen Verfahren in einem Schritt oder in einem thermischen und mechanischen Verfahren in mindestens zwei getrennten Schritten.
Vor der ersten thermischen Behandlung werden die Hackschnitzel üblicherweise gewaschen, um sie von Verschmutzungen wie Erde oder Steinen zu befreien. Das thermische Behandeln, also die Erwärmung des Rohmaterials, erfolgt unter anderem in einer ersten thermischen Behandlungsvorrichtung bei einer bevorzugten Temperatur von bis zu etwa 100 Grad Celsius, insbesondere unter Atmosphärendruck, und anschließend in einer vorzugsweise druckbeaufschlagten zweiten thermischen Behandlungs Vorrichtung bei einer Temperatur von beispielhaft etwa 150 bis 190 Grad Celsius, insbesondere unter einem Druck von etwa 4 bis 13 bar. Die Verweilzeit der Hackschnitzel in den thermischen Behandlungsvorrichtungen kann je nach den vorherrschenden Prozessbedingungen angepasst werden und beispielhaft zwischen etwa 1 bis 10 Minuten liegen. Die thermische Erwärmung in der zweiten thermischen Behandlungsvorrichtung erfolgt nach Stand der Technik vorzugsweise mittels Dampfs. Die mechanische Verarbeitung erfolgt anschließend in einem auch als Zerfaserer bezeichnetem Refiner. Die Verweilzeit des Hackschnitzel-Rohmaterials im Refiner ist von geringer Dauer. Die Energie, die im Zusammenhang mit der mechanischen Verarbeitung in mechanische Energie umgewandelt wird, wandelt sich in Wärme in der Verkleinerungszone um und tritt als Abgas, insbesondere Dampf, im Verarbeitungssystem auf, der aus der Feuchtigkeit im Rohmaterial erzeugt wird.
Üblicherweise werden die Holzfasern nach der Zerfaserung im Refiner pneumatisch zu einem Fasertrockner transportiert, wo der Trocknungsprozess mit einer großen Luftmenge und einer kontrollierten Eintrittslufttemperatur von etwa 140 bis 200 Grad Celsius, abhängig von der aktuellen Faserfeuchte, durchgeführt wird. Die Fasern werden von der Trocknungsluft mechanisch getrennt. Die getrockneten Fasern werden anschließend weiter zur Formung, zum Vorpressen und schließlich zum Fertigpressen der Platte transportiert. Die Trocknungsluft wird einer Abgaswäsche unterzogen. Dazu werden Nasswäsche, Nasselektrofilter oder Biofilter und biologische Abwasserbehandlung eingesetzt.
Die bei der Freisetzung der Fasern und der Trocknung freigesetzten Holzemissionen, vor allem in der zweiten thermischen Behandlungsvorrichtung, werden nach dem Stand der Technik von der ersten thermischen Behandlungs Vorrichtung über den Refiner zusammen mit dem Faserschüttgut bis zum Trockner transportiert, wo der Großteil von der Faser getrennt wird und schließlich feuchte Trocknungsluft aus dem Trockner nach der Abgaswäsche in die Atmosphäre geleitet wird. Diese Holzemissionen enthalten vor allem flüchtige organische Substanzen, sogenannte flüchtige organische Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC).
Innerhalb der VOC gibt es Substanzen, deren Löslichkeit in Wasser bei einer feuchten Abgaswäsche so klein ist, dass ihr Abscheidegrad nur einen geringen Prozentsatz aufweist oder sogar gegen Null geht. Das betrifft insbesondere die Terpene. Es ist daher bekannt, dass nasse Abscheideverfahren nur eine Emissionsminderungsgrad von 10-30% erreichen. Die geringe Löslichkeit liegt zum einen an der an sich geringen Löslichkeit der Substanzen in Wasser, zum anderen an der starken Verdünnung in der Trocknungsluft, was den Partialdruck und damit die thermodynamische Antriebskraft extrem herabsetzt. Die Terpene stammen aus dem Harz des eingesetzten Holzes. Es handelt sich dabei um leichtflüchtige Öle. Sie werden auch als Terpentin bezeichnet.
Die verbleibenden Mengen, die den Trockner nicht verlassen, folgen dem Faserstrom zu den nachfolgenden Prozesseinheiten, wo sie sukzessive an die umgebende Atmosphäre abgegeben werden oder als Restprodukt im Endprodukt, der Platte, erscheinen. Somit kann auch vom Endprodukt aus eine Ableitung der Emissionen in die Atmosphäre stattfinden.
Aus der WO 99/10594 ist bisher bekannt, dass die zweite thermische Behandlungsvorrichtung mit einem oberen Ausgang zur Entgasung der dort freigesetzten organischen Emissionen ausgestattet ist. Hier wird der Dampf im unteren Teil der ersten thermischen Behandlungsvorrichtung eingeleitet und die Hackschnitzel, die in den oberen Teil der ersten thermischen Behandlungsvorrichtung eindringen, werden während der Kondensation des Dampfes im gegenströmenden Dampf gewaschen. Dies wird durch den Dampf erreicht, der sich durch die Hackschnitzelkolonne nach oben zu den kälteren Hackschnitzeln im oberen Teil der ersten thermischen Behandlungsvorrichtung bewegt. Die freigesetzten Emissionen, Abluft und Dampf, die durch die Verdampfung der Feuchtigkeit in den Hackschnitzeln entstehen, werden getrennt und durch den Auslass in einer entsprechenden Vorrichtung entsorgt. Durch diese Publikation ist auch bekannt, dass die Hackschnitzel aus der ersten thermischen Behandlungsvorrichtung mittels einer Förderschnecke, die die Hackschnitzel während des Transports komprimiert und entwässert, in den Refiner transportiert werden.
Gemäß der Offenlegungsschrift EP 1597427 Al ist ein Verfahren bekannt, wobei die bei der Verdichtung entstehenden Abgase in einer Förderschnecke über einen in der Verdichtungszone angeordneten Auslass entsorgt werden. Die Anlage nach diesem Dokument ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Kompressionszone ein Abgasauslass zur Ableitung von verdampfter Feuchtigkeit angeordnet ist, die beim Verdichten der Hackschnitzel entsteht und VOC-haltige Abgase enthält.
EP 2 573 258 Al beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufbereiten von Hackschnitzeln für die Herstellung von holzhaltigem Faserstoff. Hinsichtlich des Waschens der Hackschnitzel wird ausgeführt, dass dies unter Erhitzung bis auf rund 90°C mit auf bis zu 98°C aufgeheiztem Wasser erfolgt.
US 4,925,527 beschreibt ein Verfahren zum Gewinnen von Terpentin aus einem TMP-Verfahren (Thermal Mechanical Pulp), bei dem ein Gasstrom aus einem Refiner entnommen und einem Kondensator zugeführt wird.
Allerdings besteht im Sinne einer umweltfreundlichen Holzverarbeitung das Bedürfnis, die VOCs noch effizienter aus einem Verfahren zur Herstellung von Faserplatten, insbesondere zum Herstellen von HDF-Platten oder MDF-Platten, zu entfernen, wobei ferner insbesondere ein ressourcenschonendes Verfahren ermöglicht werden soll.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen von Faserplatten unter verringertem VOC-Ausstoß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung dar stellen können.
Beschrieben wird ein Verfahren zum Herstellen von Faserplatten unter verringertem VOC- Ausstoß, wobei das Verfahren wenigstens die folgenden Verfahrensschritte aufweist: a) Bereitstellen von holzhaltigen Hackschnitzeln; b) Thermisches Behandeln der Hackschnitzel in einer thermischen Behandlungsvorrichtung oder in einer Mehrzahl an thermischen Behandlungs Vorrichtungen; c) Zerkleinern, insbesondere Zerfasern der Hackschnitzel in einem Refiner; d) Beieimen der zerkleinerten, insbesondere zerfaserten Hackschnitzel; und e) Pressen der zerkleinerten, insbesondere zerfaserten und beleimten Hackschnitzel zum Ausformen der Faserplatte, wobei f) in dem Verfahren verwendeter oder entstehender Dampf an wenigstens einer Dampf- Emissionsstelle insbesondere kontinuierlich aus dem Verfahren kontrolliert abgetrennt wird, wobei der Dampf in einem vorgegebenen Mengenbereich abgetrennt wird derart, dass eine Untergrenze und eine Obergrenze des Mengenbereichs des gesamt abgetrennten Dampfes in Abhängigkeit wenigstens einer Spezifikation der in Verfahrensschritt a) eingesetzten Hackschnitzel erfolgt.
Ein derartiges Verfahren erlaubt es auf besonders vorteilhafte Weise, den umweltschädlichen VOC-Ausstoß bei der Herstellung von Faserplatten effizient zu reduzieren. Dabei ist ferner ein ressourcensparendes Verfahren möglich.
Unter dem Begriff VOC (Volatile Organic Comounds) sind im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere derartige flüchtige Verbindungen zu verstehen, die in dem Holz vorliegen, welches als Ausgangsmaterial für das hier beschrieben Verfahren dient. Insbesondere sind die in diesem Verfahren beschriebenen VOCs Terpene, welche als Holzöl in dem Holz Vorkommen. Beispiele umfassen etwa die folgenden Substanzen, welche in den in Klammern genannten Gewichtsprozenten bezogen auf die enthaltenen VOCs beispielhaft Vorkommen können: a-Pinen (20-70%), ß-Pinen, (5-20%), Limonen (1-5%), Camphen (1-5%), Phenol (0,2-2%). Weitere Bestandteile können Myrcen, a-, ß- Phellandren, 3-Caren, Cymol/Cymen, Terpinoie, Ocimen umfassen.
Der Begriff „kontrolliert“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet hinsichtlich des Abtrennens des Dampfes, dass die Menge und/oder der Stoffstrom des abzutrennenden Dampfes einstellbar, vorzugsweise regelbar ist. Insoweit sind nicht einstellbare und/oder nicht regelbare Emissionsstellen des Dampfes nicht als ein kontrolliertes Abtrennen des Dampfes im Sinne der Erfindung zu verstehen.
Das hier beschriebene Verfahren dient dazu, Faserplatten herzustellen. Unter Faserplatten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind in an sich bekannter Weise Platten zu verstehen, welche Holzfasern in einer Matrix aus einem Binder aufweisen. Beispielsweise können die Faserplatten sogenannte mitteldichte Faserplatten (MDF-Platten, Dichte beispielsweise 700-800 kg/m3) oder niederdichte Faserplatten (FDF, Dichte beispielsweise < 650 kg/m3) umfassen. Ferner können mit dem beschriebenen Verfahren sogenannte hochverdichtete Faserplatten (HDF-Platten, Dichte beispielsweise > 800 kg/m3) hergestellt werden. Besonders bevorzugt können durch das beschrieben verfahren MDF-Platten oder HDF-Platten hergestellt werden. Derartige Faserplatten eignen sich besonders für den Innenhausbau als Unterdeckplatten von Dächern oder Außenbeplankung von Wänden. Auch im Möbelbau kommen die Platten vielseitig zum Einsatz. Ebenfalls ist eine Anwendung als Fußboden-, Decken oder Wandbeläge für den Innenausbau von Räumen geeignet.
Zunächst erfolgt bei dem hier beschriebenen Verfahren gemäß Verfahrensschritt a) das Bereitstellen von holzhaltigen Hackschnitzeln. In diesem Schritt kann somit grundsätzlich ein beliebiges Holz bereitgestellt werden, welches grob zerkleinert wird, so dass es als Holzschnitzel bereitgestellt werden kann.
Das verwendete Holz ist nicht grundsätzlich beschränkt, beispielsweise kann Holz verwendet werden, das ausgewählt ist aus Kiefernholz, Fichtenholz, Ferchenholz, Birkenholz, Buchenholz, Toteichenholz, Erlenholz, usw., ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Das Rohholz kann etwa in Hackschnitzel verarbeitet werden, indem das als Ausgangsmaterial verwendete Holz grob zerhackt und ferner entrindet und von groben Verunreinigungen gereinigt wird, also beispielsweise von Sandbestandteilen oder Steinen befreit wird. Die Größe der Hackschnitzel ist dabei nicht grundsätzlich beschränkt, wie dies dem Fachmann aus der Herstellung von Faserplatten grundsätzlich bekannt ist.
Gemäß Verfahrensschritt b) umfasst das Verfahren ein thermisches Behandeln der Hackschnitzel in einer thermischen Behandlungs Vorrichtung oder in einer Mehrzahl an thermischen Behandlungsvorrichtungen. In diesem Verfahrens schritt können die Hackschnitzel insbesondere mit Dampf oder mit heißem Wasser unter Druck bearbeitet werden, etwa um so bereits VOCs aus dem Holz zu entfernen. Entsprechend kann die Temperatur in diesem Verfahrensschritt zumindest zum Teil in einem Bereich von oberhalb von 100°C liegen. Darüber hinaus kann die thermische Behandlung oder können die thermischen Behandlungen dem weiteren Aufreinigen der Hackschnitzel dienen.
Gemäß Verfahrens schritt c) erfolgt ein Zerkleinern der Hackschnitzel in einem Refiner. In diesem Verfahrensschritt wird somit das zuvor grob zerkleinerte Holz weiter zerkleinert so dass es die Form annimmt, wie sie in den herzu stellenden Platten geeignet ist. Dies kann beispielsweise über eine Anpassung des Mahlwerks beziehungsweise der hierdurch in die Holzschnitzel eingetragene Energie und/oder Dauer der Behandlung der Holzschnitzel angepasst werden, wie dies dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist. Insbesondere kann in diesem Verfahrensschritt ein Zerfasern der Holzschnitzel erfolgen.
Die nach dem Verfahrensschritt c) erhaltenen zerkleinerten beziehungsweise zerfaserten Hackschnitzel werden anschließend gemäß Verfahrensschritt d) beleimt. Unter einem Beieimen ist insbesondere ein Einbringen der Hackschnitzel in eine Matrix aus als Leim dienenden Binder zu verstehen. Der Binder beziehungsweise der Leim kann beispielsweise ein Hamstoff- Formaldehyd-Harz sein, etwa mit Melamin oder Phenol verstärkt. Darüber hinaus ist der Leim beziehungsweise ist der Binder vorzugsweise härtbar, beispielsweise unter Anwendung von Wärme, so dass nach Aushärtung ein stabiles Gebilde entsteht, welche als entsprechende Faserplatte dienen kann.
Entsprechend können die zerfaserten und beleimten Hackschnitzel anschließend gemäß Verfahrensschritt e) unter Ausformung einer Faserplatte gepresst werden, insbesondere unter Anwendung von Wärme und/oder elektromagnetischer Strahlung. In verständlicher Weise sind die spezifisch anzuwendenden Parameter in diesem Verfahrensschritt abhängig von den zu verpressenden Materialien, insbesondere von dem verwendeten Leim beziehungsweise Binder.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren ist es weiter vorgesehen, dass gemäß Verfahrensschritt f) in dem Verfahren verwendeter oder entstehender Dampf an wenigstens einer Dampf- Emissionsstelle aus dem Verfahren kontrolliert abgetrennt wird, wobei der Dampf in einem vorgegebenen Mengenbereich abgetrennt wird derart, dass eine Untergrenze und eine Obergrenze des Mengenbereichs des gesamt abgetrennten Dampfes in Abhängigkeit wenigstens einer Spezifikation der in Verfahrens schritt a) eingesetzten Hackschnitzel erfolgt. Das Abtrennen des Dampfes kann dabei bevorzugt kontinuierlich erfolgen. Dabei umfasst ein kontinuierliches Abtrennen des Dampfes beispielsweise ein unterbrechungsfreies Abtrennen oder auch ein stetiges periodisches Abtrennen, also umfassend definierbare periodisch wiederkehrende Pausen.
Insbesondere dadurch, dass in dem Verfahren verwendeter oder entstehender Dampf an wenigstens einer Dampf-Emis sions stelle aus dem Verfahren kontrolliert abgetrennt wird, wobei der Dampf in einem vorgegebenen Mengenbereich abgetrennt wird derart, dass eine Untergrenze und eine Obergrenze des Mengenbereichs des gesamt abgetrennten Dampfes in Abhängigkeit wenigstens einer Spezifikation der in Verfahrensschritt a) eingesetzten Hackschnitzel erfolgt, können gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik deutliche Vorteile erzielt werden.
Die Erfindung basiert dabei insbesondere darauf, dass durch das Abtrennen von Dampf aus dem Verfahren VOCs aus dem Produktionsstrom abgetrennt werden können, da sich diese in dem Dampf anreichern. Somit erfolgt durch eine entsprechende Dampfabtrennung eine Reduzierung des Ausstoßes an VOCs etwa als Abgase oder auch als Ausdünstungen des hergestellten Produkts, also der erzeugten Faserplatte.
In überraschender Weise hat es sich gezeigt, dass es nicht notwendig ist, stetig große Dampfmengen aus dem Verfahren abzutrennen, um eine signifikante Reduzierung des VOC- Ausstoßes zu bewirken. Es wurde vielmehr gefunden, dass schon durch die Emission von vergleichsweise kleinen Dampfmengen fast die gesamte Menge an VOCs, insbesondere an Terpenen, ausgeschleust werden kann. Dadurch kann die ausgeschleuste und damit beispielsweise die weiterzuverarbeitende Menge an Dampf signifikant reduziert werden. Dadurch kann der Aufwand und können gleichermaßen Kosten bei dem Gesamtprozess reduziert werden. Darüber hinaus ist es bei der Herstellung von Faserplatten oftmals notwendig, dass zusätzlich zu dem während des Prozesses ohnehin entstehendem Dampf weiterer Dampf erzeugt werden muss, um eine ausreichende Dampfmenge für die entsprechenden Bearbeitungs schritte zu erhalten. Die Erzeugung von Dampf ist dabei jedoch ebenfalls mit Aufwand und Kosten verbunden, welche erfindungsgemäß deutlich reduziert werden können.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird ferner ausgenutzt, dass Terpene als in diesem Verfahren wichtigstes VOCs zwar einen Siedepunkt von über 150°C haben aber dennoch gefunden werden konnte, dass selbst Abdampfströme oder allgemein Dampfströme mit Temperaturen von unter 100°C ganz erhebliche Menge an flüchtigen organischen Substanzen und insbesondere Terpenen enthalten können. Daher ist es bei dem hier beschriebenen Verfahren vorteilhaft, dass auf die gesamt abgetrennte Dampfmenge abgestellt wird, unabhängig von deren Entstehung beziehungsweise des lokalen Abtrennungspunktes.
Die Abtrennung von Dampfströmen kann dabei grundsätzlich nach Methoden aus dem Stand der Technik erfolgen und es ist vorteilhaft, dass der Dampf zum Sammeln der VOCs behandelt und nicht unmittelbar mitsamt der VOCs in die Umwelt entlassen wird. Beispielsweise kann der Dampf mittels Überdruck oder Unterdrück abgetrennt werden.
Dass der Dampf in einem vorgegebenen Mengenbereich abgetrennt wird derart, dass eine Untergrenze und eine Obergrenze des Mengenbereichs des gesamt abgetrennten Dampfes in Abhängigkeit wenigstens einer Spezifikation der in Verfahrensschritt a) eingesetzten Hackschnitzel erfolgt, kann dabei umsetzbar sein auf verschiedenste Weise, wie dies nachfolgend in größerem Detail beschrieben ist.
Im Anschluss an das hier beschriebene Verfahren können die erzeugten Faserplatten insbesondere in Abhängigkeit ihres spezifischen Anwendungsgebiets noch weiterverarbeitet werden. Beispielsweise können die erzeugten Faserplatten geschliffen werden, in kleinere Platten zersägt werden, oder es können noch weitere Schichten aufgebracht werden, beispielsweise in Laminierprozessen. Weiterhin ist es möglich, bestimmte Strukturen in die Platten einzubringen, die etwa einer Befestigung aneinander oder an anderen Substraten dienen können. Dadurch kann die Faserplatte in vorteilhafter Weise der gewünschten Anwendung zugeführt werden. Hinsichtlich der wenigstens einen Spezifikation der Hackschnitzel sei erwähnt, dass nur eine Spezifikation als Basis für die Ermittlung der abzutrennenden Dampfmenge dienen kann, oder dass bevorzugt eine Mehrzahl an Spezifikationen als Basis für die Ermittlung der abzutrennenden Dampfmenge dienen kann.
Beispielsweise kann eine Spezifikation oder kann eine Mehrzahl an Spezifikationen ausgewählt sein aus den folgenden Spezifikationen.
Insbesondere kann eine Spezifikation die Menge an in dem Prozess eingesetzten Hackschnitzeln sein. Dabei kann die Menge sowohl der Hackschnitzel als auch des Dampfes etwa bei einem Batch-Prozess die absolute Menge sein, oder kann die Menge sowohl der Hackschnitzel als auch des Dampfes bei einem kontinuierlichen Prozess die Menge pro Zeiteinheit sein. Es ist verständlich, dass unabhängig von der jeweiligen konkreten Ausgestaltung und den Bestandteilen der Hackschnitzel die Menge der Hackschnitzel einen signifikanten Einfluss auf die durch das Holz in den Prozess eingetragenen und damit gleichermaßen auf die auszutragenden VOCs hat, so dass der Menge der Hackschnitzel bei der Ermittlung der abzutrennenden Dampfmenge vorzugsweise beachtet werden sollte.
Alternativ oder vorzugsweise zusätzlich zu der Menge der eingesetzten Hackschnitzel kann es bevorzugt sein, dass eine Untergrenze und eine Obergrenze des Mengenbereichs in Abhängigkeit der Menge der in den Verfahrensschritt a) bereitgestellten Hackschnitzeln enthaltenen VOCs, insbesondere der enthaltenen Terpene erfolgt. Somit kann insbesondere ermittelt oder abgeschätzt werden, wieviel VOC und damit insbesondere wieviel in Holz vorkommende Terpene pro Menge an Hackschnitzeln in den Hackschnitzeln erhalten sind. In anderen Worten kann die Menge an Terpenen beziehungsweise an VOCs in Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge an Hackschnitzeln, in Betracht gezogen werden, die in den Hackschnitzeln Vorkommen.
Diese Spezifikation kann insbesondere von Vorteil sein, da es sich gezeigt hat, dass unterschiedliche Holzarten auch eine unterschiedliche Menge an Terpenen aufweisen. Entsprechend kann die Menge an in einer bestimmten Menge an Hackschnitzeln vorliegenden VOCs abhängig sein von der spezifisch eingesetzten Holzart.
Insbesondere unter Auswahl derartiger Spezifikationen kann die Menge an abzutrennendem Dampf besonders verlässlich reduziert werden, da sichergestellt ist, dass nicht durch Schwankungen in den auftretenden VOCs bei der Abtrennung des Dampfes zu wenig Dampf abgetrennt und somit ein unerwünscht hoher Gehalt an VOCs austritt. Darüber hinaus kann dennoch verlässlich und ohne die vorbeschriebene Gefahr die Menge an abzutrennendem und etwa zu produzierendem Dampf sicher reduziert werden.
Es kann weiter vorteilhaft sein, wenn die Menge der in den Verfahrens schritt a) eingesetzten Hackschnitzeln enthaltenen VOCs, insbesondere der enthaltenen Terpene durch Untersuchung der eingesetzten Hackschnitzel bestimmt wird oder anhand der Art der eingesetzten Hackschnitzel abgeschätzt wird.
Eine Bestimmung der Menge an VOCs durch Untersuchung der Hackschnitzel kann eine besonders exakte Bestimmung der in den Hackschnitzeln enthaltenen VOCs ermöglichen, so dass die Bestimmung der abzutrennenden Dampfmenge ebenfalls sehr exakt durchführbar ist. Eine Bestimmung der VOC-Menge kann dabei in an sich bekannter Weise durch Analyse der Bestandteile der Hackschnitzel erfolgen. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, da sich der Gehalt an VOCs schlicht durch Ausdünstungen bei der Lagerung Reduzieren kann oder auch Schwankungen der enthaltenen VOCs in der gleichen Holzart auftreten können.
Eine Abschätzung der in den Hackschnitzeln enthaltenen VOCs, insbesondere der enthaltenen Terpenmenge anhand der Art der eingesetzten Hackschnitzel, also insbesondere unter Betrachtung, aus welcher Art von Holz die Hackschnitzel geformt sind, kann eine besonders einfache Bestimmung der VOC-Menge erlauben, wobei der Aufwand sehr gering gehalten werden kann. Diese Ausgestaltung kann insbesondere darauf basieren, dass unterschiedliche Holzarten, also beispielsweise Birke oder Fichte, oftmals eine unterschiedliche Menge an VOC wie z.B. Terpenen aufweisen, die enthaltene VOC-Menge und insbesondere Terpenmenge jedoch für die Art des Holzes charakteristisch ist. Somit kann unter Kenntnis des eingesetzten Holzes im Vorfeld die VOC-Menge abgeschätzt werden, ohne dass eine Analytik durchgeführt werden müsste.
Damit potentiell auftretende Ungenauigkeiten der VOC-Menge in dem jeweiligen Holz unkritisch sind, kann die Menge an abgetrenntem Damp mit einem definierbaren Sicherheitsfaktor bestimmt werden, also etwa eine definierbar größere Menge an Dampf abgetrennt werden, als laut verwendeten Daten der Terpenmenge notwendig. Dies erlaubt ebenfalls eine besonders sichere und verlässliche Reduzierung der Menge an aus dem Prozess ausgeschleusten VOCs. Es hat sich herausgestellt, dass es bereits ausreichend ist, wenn die in Verfahrens schritt f) gesamt abgetrennte Dampfmenge in einem Mengenbereich liegt von der 0,5 bis 100-fachen Masse, bevorzugt der 0,5 bis 50-fachen Masse, besonders bevorzugt der 0,5 bis 10-fachen Masse bezogen auf die Terpenmenge der bereitgestellten Hackschnitzel. Diese Menge liegt deutlich unterhalb der Dampfmenge, die in Lösungen aus dem Stand der Technik, beispielsweise in US 4,925,527, abgetrennt wird, reicht jedoch in überraschender Weise aus, um im Wesentlichen die Gesamtmenge an VOCs aus dem Verfahren au szu schleusen und somit den VOC-Ausstoß bei dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Faserplatten deutlich zu reduzieren. Somit hat sich gezeigt, dass beispielsweise dann, wenn das hier beschriebene Verfahren beziehungsweise die in dem Verfahren abgetrennte Dampfmenge auf der Menge der durch die Hackschnitzel in den Prozess eingetragenen VOCs wie z.B. Terpene basiert, eine überraschend geringe Dampfmenge abgetrennt werden kann, die ausreicht, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen.
Alternativ oder zusätzlich kann auch die Trockenmasse der bereitgestellten Hackschnitzel ein guter Indikator für die Bestimmung der abzutrennenden Dampfmenge sein. So kann es von Vorteil sein, wenn die in Verfahrensschritt f) gesamt abgetrennte Dampfmenge in einem Mengenbereich liegt von der 0,001 bis 0,2-fachen Masse, bevorzugt der 0,001 bis 0,1 -fachen Masse, besonders bevorzugt der 0,001 bis 0,02-fachen Masse bezogen auf die Trockenmasse der bereitgestellten Hackschnitzel.
Auch bei einer derartigen Korrelation liegt die Menge an abzutrennendem Dampf deutlich unterhalb der Menge, die in Lösungen aus dem Stand der Technik, beispielsweise in US 4,925,527 abgetrennt wird, reicht jedoch ebenfalls in überraschender Weise aus, um fast die Gesamtmenge an VOCs aus dem Verfahren au szu schleusen und somit den VOC-Ausstoß bei dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Faserplatten deutlich zu reduzieren. Somit hat sich gezeigt, dass beispielsweise auch dann, wenn das hier beschriebene Verfahren beziehungsweise die in dem Verfahren abgetrennte Dampfmenge auf der Trockenmasse der bereitgestellten Hackschnitzel, basiert, eine überraschend geringe Dampfmenge abgetrennt werden kann die ausreicht, um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen.
Dabei bezieht sich die Trockenmasse des Holzes beziehungsweise der Hackschnitzel insbesondere auf absolut trockenes Holz (atro), wie dies in der Holzverarbeitung an sich üblich ist. Die Trockenmasse von verwendetem Holz kann wiederum analytisch bestimmt oder anhand bekannter Daten für die Art des verwendeten Holzes abgeschätzt werden. Darüber ist die Masse wiederum bei kontinuierlichen oder Batch- Verfahren problemlos bestimmbar, als Menge pro Zeiteinheit oder als absolute Menge, wie vorstehend beschrieben.
Es hat sich ferner gezeigt, dass es von Vorteil ist, dass wenigstens eine Dampf-Emissionsstelle stromaufwärts, also prozesstechnisch vor dem Refiner, positioniert ist. Es hat sich gezeigt, dass bereits vor dem Refiner eine signifikante Menge von VOCs aus dem Holz ausgetragen wird und es somit von Vorteil ist, die VOCs bereits vor dem Refiner durch Dampfabtrennung aus dem Verfahren auszuschleusen. Dadurch kann zum Einen eine effektive VOC-Entfernung realisiert werden. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass die VOCs in dem Verfahren mitgeschleppt werden, was eine Entfernung gegebenenfalls schwieriger gestalten kann.
Hinsichtlich der Positionierung stromaufwärts des Refiners kann es von besonderem Vorteil sein, die stromaufwärts des Refiners positionierte Dampf-Emissionsstelle eine thermischen Behandlungsvorrichtung umfasst oder zwischen dem Refiner und einer thermischen Behandlungsvorrichtung, wie etwa einem Kocher, positioniert ist. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere an diesen Positionen effektiv VOCs wie insbesondere Terpene durch Dampfabtrennung aus dem Prozess entfernt werden können, so dass das Verfahren in dieser Ausgestaltung besonders effektiv ausführbar sein kann.
Entsprechend kann es ebenfalls von Vorteil sein, dass die Dampf-Emissionsstelle eine Dampfbehandlungsvorrichtung vor einem Hackschnitzelkocher oder der Hackschnitzelkocher selbst ist oder zwischen der Dampfbehandlungsvorrichtung und dem Kocher liegt. Auch an diesen Emissionsstellen hat sich gezeigt, dass VOCs und insbesondere Terpene effektiv aus dem Prozesslauf entfernt werden können.
Eine Dampfabtrennung stromaufwärts einer Position, wie etwa des Refiners, kann dabei eine Position an dem Haupt- Stoff ström der Hackschnitzel sein oder auch eine Dampfrückführung, welche zwar in zu dem Haupt-Stoffstrom umgekehrter Richtung verläuft aber dennoch aufgrund der Position benachbart zu der entsprechenden Position des Haupt-Stoffstromes beziehungsweise aufgrund des Verlaufs der Dampfrückführung als stromaufwärts zu bezeichnen ist. Somit ist beispielsweise eine Dampfrückführung von dem Refiner zu einer thermischen Behandlungsvorrichtung als stromaufwärts des Refiners anzusehen.
Wie vorstehend beschrieben kann es sehr effektiv sein, den Dampf an einer oder mehreren Dampf-Emissionsstellen stromaufwärts des Refiners abzutrennen. Insbesondere, da das hier beschrieben Verfahren sich jedoch dadurch auszeichnet, dass nur eine sehr reduzierte Menge an Dampf abgetrennt wird, kann es, um eine besonders effektive Dampfabtrennung zu ermöglichen und die VOCs möglich vollständig aus dem Prozess zu entfernen, von Vorteil sein, wenn wenigstens eine Dampf-Emis sions stelle stromabwärts des Refiners positioniert ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es somit selbst dann, wenn stromaufwärts des Refiners nicht sämtliche Terpene entfernt werden, diese stromabwärts des Refiners aus dem Prozess auszutreiben.
Insbesondere in dieser Ausgestaltung kann somit eine Reduzierung des VOC-Ausstoßes besonders effektiv reduziert werden.
Dabei kann es hinsichtlich einer effektiven Reduzierung des VOC-Ausstoßes besonders vorteilhaft sein, dass die stromabwärts des Refiners positionierte Dampf-Emissionsstelle ein stromabwärts des Refiners positionierter Dampfabtrenner ist. Unter einem Dampfabtrenner ist dabei eine derartige Vorrichtung zu verstehen, bei der Dampf aus dem Verfahren entfernt werden soll. Neben einer effektiven VOC-Reduzierung kann diese Ausgestaltung somit auch ohne großen apparativen Aufwand umgesetzt werden.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass wenigstens eine Dampf-Emis sions stelle aus einem Flüssigkeitsstrom erzeugt wird. In dieser Ausgestaltung kann somit aus einem entsprechend heißen Flüssigkeits ström Dampf austreten, welcher dann abgetrennt wird, oder ein kühlerer Flüssigkeitsstrom, aus dem kein Dampf austritt, kann bis zum Dampfaustreten erhitzt werden, um die so erzeugten Dampfströme abzutrennen.
In dieser Ausgestaltung kann dem Rechnung getragen werden, dass VOCs beziehungsweise Terpene, welche aus dem Holz ausgetreten sind, sich nicht ausschließlich im Dampf anreichern sondern zusätzlich zumindest in geringen Mengen in Flüssigkeitsströmen anzufinden sind. Durch eine Dampfemission aus diesen Flüssigkeitsströmen können dann effektiv auch derartige Anteile an VOCs aus dem Verfahren ausgetragen werden, was die Reduzierung der VOCs als Ganzes weiter effektiv gestalten kann.
Beispiele für Flüssigkeitsströme, in welchen VOCs gefunden werden konnten, umfassen etwa einen Quetschwasserstrom unmittelbar aus einer Stopfschnecke oder einen aus einem Quetschwasserstrom aus einer Stopfschnecke entstehenden Flüssigkeitsstrom. Es kann weiterhin vorteilhaft sein, der gemäß Verfahrensschritt g) entfernte VOC enthaltende Dampf gesammelt und gegebenenfalls ein oder mehr Bestandteile weiterbehandelt werden. In dieser Ausgestaltung kann das Verfahren somit nicht nur dazu dienen, den VOC- Ausstoß zu reduzieren, sondern das Verfahren kann aufgrund der Möglichkeit, abgetrennte Dampfströme zu sammeln und gegebenenfalls weiter zu behandeln, deutlich ökonomischer durchgeführt werden. Denn die in dem Dampfstrom enthaltenen Materialien oder andere Eigenschaften des Dampfstroms, wie etwa dessen Wärme, können bei dem Verfahren oder anderen Verfahren verwendet werden, so dass Kosten und Ressourcen geschont werden können.
Beispielsweise kann es von Vorteil sein, dass als Weiterbehandlung ein Gemisch aus Terpenen oder Terpentinöl isoliert wird. Derartige Substanzen sollten zwar als Ausstoß des Verfahrens zum Herstellen von Faserplatten reduziert werden, um ein Freisetzen in die Umwelt zu verhindern, jedoch können diese Substanzen für andere Prozesse oder Anwendungen wertvolle Produkte sein. Somit kann diese Ausgestaltung besonders vorteilhaft hinsichtlich der Ökonomie des hier beschriebenen Verfahrens und hinsichtlich der Wertschöpfung des eingesetzten Holzes sein. Gleiches gilt, wenn etwa ein Hydrolat als Weiterbehandlung isoliert wird. Als Hydrolat wir dabei im Sinne der Erfindung allgemein die nach Kondensation des Dampfes erhaltene wässrige Phase verstanden, in der entsprechend wasserlösliche Bestandteile enthalten seien können, wie beispielsweise Formaldehyd.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, dass der abgetrennte Dampf oder ein oder mehr Bestandteile weiterbehandelt werden durch Verbrennung bzw. Aussetzen von hohen Temperaturen, Adsorption, Absorption, Methoden der Membrantechnik, Kondensation, Kristallisation oder anderen geeigneten verfahrenstechnischen Methoden.
Das Verbrennen beziehungsweise das Aussetzen hoher Temperaturen ermöglicht beispielsweise eine thermische Nachverbrennung und dabei etwa energetische Nutzung der in dem abgetrennten Dampfstrom enthaltenen VOCs. Die weiteren genannten Methoden können sich allesamt auf die Isolierung beziehungsweise Abtrennung einzelner Substanzen beziehen.
Es kann weiterhin vorteilhaft sein, dass die Wärme eines in dem Verfahren auftretenden Stoffstroms, beispielsweise eines abgetrennten Dampfstroms, energetisch in dem Verfahren weiterverwendet wird. In dieser Ausgestaltung kann somit die dem Stoffstrom innewohnende Energie in Form von Wärme weiterverwendet werden, insbesondere, um andere Stoffströme zu erhitzen. Auch dieser Schritt kann ökonomische Aspekte des Verfahrens gemäß der Erfindung verbessern und somit Kosten und Ressourcen schonen. Eine einfache Art der Weiterbehandlung des in Verfahrens schritt g) entfernten VOC enthaltenden Dampfs oder eines Teiles dieses besteht in der thermischen Behandlung dieses z.B. durch Einleitung des Dampfs in eine Verbrennungsanlage. Bei integrierten Anlagen kann so beispielsweise eine Einleitung des VOC-haltigen Dampfs in die Anlage zur Prozesswärmegewinnung erfolgen. Hierdurch kann die bei der Verbrennung der VOCs freigesetzte Energie einen poitiven Beitrag zur Prozesswärmegewinnung leisten, während gleichzeitig eine thermische Umsetzung der VOCs in aus ökologischer Sicht weniger bedenkliches CO2 erfolgt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
In Figur 1 ist ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch gezeigt. Dabei sollen Vollpfeile den Haupt-Stoffstrom anzeigen und strichpunktierte Pfeile sollen eine Dampfrückführung zeigen.
An dem Schritt 10 werden Hackschnitzel bereitgestellt. Diese sind aus einem grundsätzlich wählbaren Holz ausgebildet und durch grobe Verkleinerung des Holzes und insbesondere durch eine Grobwäsche bereitgestellt.
Anschließend werden die Hackschnitzel in einer Mehrzahl an thermischen Behandlungsvorrichtungen behandelt. Dies wird in einem ersten thermischen Behandlungs schritt 20, in einem zweiten thermischen Behandlungsschritt 40 und in einem dritten thermischen Behandlungs schritt 50 realisiert.
Grundsätzlich ist im Sinne der Erfindung vorgesehen, dass VOC -haltige Abgase eine hohe Temperatur aufweisen. Dies bedeutet insbesondere eine Temperatur größer der Siedetemperatur von Wasser, also 100 °C, so dass diese Temperatur zumindest teilweise auch bei der thermischen Behandlung anliegen kann. Der erste thermische Behandlungsschritt 20 erfolgt ein einem sogenannten Vor- Vordampfbehälter bei einer bevorzugten Temperatur von bis zu etwa 100 °C, insbesondere unter Atmosphärendruck. Dies ist ein erstes thermisches Behandeln der Hackschnitzel und erfolgt mittels Dampf, vorzugsweise Wasserdampf. Dabei kann ein Teil der VOCs von den Hackschnitzeln auf den Dampf übergehen. Dieser VOC-haltige Dampf kann an einer Dampf- Emissionsstelle aus der ersten thermischen Behandlungs Vorrichtung abgeführt werden, vorzugsweise aus deren oberem Abschnitt und beispielsweise über eine am Dach angeordnete Rohrleitung.
Anschließend erfolgt vor dem zweiten thermischen Behandlungs schritt 40 ein Waschen beziehungsweise Reinigen der Hackschnitzel in einem Reinigung s schritt 30. Das Reinigen der Hackschnitzel in einer Waschvorrichtung erfolgt insbesondere bei einer Temperatur über Raumtemperatur und kleiner gleich der Siedetemperatur von Wasser, insbesondere zwischen 80° und 100 °C. Eine erhöhte Temperatur ermöglicht ein besseres Trennen von Hackschnitzeln und Fremdstoffen. Somit werden Fremdstoffe, die keine Hackschnitzel sind, aus dem Verarbeitungssystem herausgefiltert und abgeführt. Vorzugsweise erfolgt das Reinigen der Hackschnitzel mit einem wasserhaltigen, insbesondere wasserbasierten Medium.
Es ist eine vorteilhafte Option, dass die Waschvorrichtung das vorgenannte VOC-haltige Kondensat aus der ersten thermischen Behandlungsvorrichtung aufnimmt. Dieses VOC-haltige Kondensat kann gemeinsam mit während des Waschens freigesetztem VOC aus dem Verarbeitungssystem abgeführt werden.
Der zweite thermische Behandlungsschritt 40 der Hackschnitzel erfolgt in der zweiten thermischen Behandlungs Vorrichtung, auch Vordampfbehälter genannt, die etwa ausgebildet ist, VOC-haltige Abgase aufzunehmen und auszuscheiden, insbesondere zurück in die erste thermische Behandlungsvorrichtung. Das zweite thermische Behandeln erfolgt beispielsweise druckfrei bei einer Temperatur über Raumtemperatur, insbesondere bei einer Temperatur kleiner gleich der Siedetemperatur von Wasser, also kleiner gleich 100 °C. Eine erhöhte Temperatur ermöglicht ein besseres Freisetzen von VOCs aus den Hackschnitzeln. Die VOC-haltigen Abgase werden insbesondere aus der zweiten thermischen Behandlungsvorrichtung abgeführt und/oder in die erste thermische Behandlungsvorrichtung weitergeleitet. Weiterhin können VOC-haltige Abgase aus einer anschließend verwendeten Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in die zweite thermische Behandlungs Vorrichtung eingespeist werden, um die Hackschnitzel weiter aufzuheizen beziehungsweise um VOCs freizusetzen.
Beispielhaft und unabhängig anderer Merkmale ist es möglich, dass das zweite thermische Behandeln der Hackschnitzel in der zweiten thermischen Behandlungs Vorrichtung mittels Dampf, vorzugsweise Wasserdampf, erfolgt. Dabei kann ein Teil der VOCs von den Hackschnitzeln auf den Dampf übergehen. Dieser VOC-haltige Dampf kann aus der zweiten thermischen Behandlungs Vorrichtung abgeführt werden, vorzugsweise aus deren oberem Abschnitt und beispielsweise über eine am Dach angeordnete Rohrleitung. Alternativ oder zusätzlich zum Ausscheiden des VOC-haltigen Dampfes kann ein Teil des Dampfes oder der gesamte Dampf kondensieren und als Kondensat VOCs aus den Hackschnitzel freisetzen. Dieses VOC-haltige Kondensat kann zum Beispiel in eine Stopfschnecke und/oder einen Kocher und/oder in eine Wasseraufbereitungsanlage weitergeleitet werden.
Der dritte thermische Behandlungsschritt 50 kann insbesondere in einem sogenannten Kocher erfolgen. Das Kochen der Hackschnitzel in dem Kocher, der ausgebildet sein kann, VOC-haltige Abgase aufzunehmen und auszuscheiden, erfolgt beispielsweise bei einer Temperatur über Raumtemperatur, insbesondere zwischen einschließlich zwischen einschließlich 3 bar bis einschließlich 15 bar, bevorzugt zwischen einschließlich 5 bar bis einschließlich 13 bar, vorzugsweise 9 bar, bei einer Temperatur größer der Siedetemperatur von Wasser, also 100 °C, etwa bei 90-175 °C. Eine erhöhte Temperatur ermöglicht ein besseres Freisetzen von VOCs aus den Hackschnitzeln. Vorzugsweise erfolgt das Reinigen der Hackschnitzel mit einem wasserhaltigen, insbesondere wasserbasierten Medium. Das erste und zweite thermische Behandeln hat die Hackschnitzel derart erwärmt und aufgeweicht, dass in den Hackschnitzeln enthaltene VOCs in effizienter Weise aus dem Kocher freigesetzt werden. Vorzugsweise ist dem Kocher ein Tropfenabscheider nachgeschaltet.
Es ist eine vorteilhafte Option, dass eine dem Kocher vorgeschaltete Stopfschnecke und/oder der Kocher das vorgenannte VOC-haltige Kondensat aus der zweiten thermischen Behandlungsvorrichtung aufnimmt.· Dieses VOC-haltige Kondensat kann über die Stopfschnecke und/oder über den Kocher gemeinsam mit optional während des Kochens freigesetztem VOC aus dem Verarbeitungssystem abgeführt werden.
Anschließend erfolgt das Zerkleinern der Hackschnitzel in einer Zerkleinerung ss schritt 60 beziehungsweise Zerfaserungsschritt in dem Refiner. Die Ausgestaltung und die Fahrweise des Refiners kann anpassbar sein an das gewünschte Anwendungsgebiet der Platte. Grundsätzlich kann über die Mahlwerkzeuge, welche Bestandteil des Refiners sind und die Hackschnitzel zerfasern, eine Mahlenergie von 50 - 200 kWh/t Hackschnitzel eingebracht werden. Geringere Mahlenergie etwa in einem Bereich von 50 kWh/t Hackschnitzel eignet sich etwa für Bodenbeläge, 150 kWh/t Hackschnitzel für hochwertige Möbel.
Ausgehend von dem Refiner werden die zerfaserten Hackschnitzel bzw. die so erhaltenen Holzfasern durch eine sogenannte Blowline geleitet und es erfolgt in einem Trockner ein Trocknung s schritt 70 zum Trocknen der aus dem Refiner kommenden Holzfasern. Dies kann wiederum bei erhöhten Temperaturen erfolgen, wobei die so entstehende feuchte Atmosphäre durch einen Abtrennung s schritt 80 von den Holzfasern entfernt werden kann. Dabei kann die Abluft beispielsweise gewaschen werden, so dass letzte Bestandteile, insbesondere VOC-haltige Bestandteile, ausgewaschen und gegebenenfalls weiterverwendet oder gesammelt werden können.
Die getrockneten zerfaserten Hackschnitzel bzw. die so erhaltenen Holzfasern werden in einem Verarbeitung s schritt 90 zu Faserplatten verarbeitet. Hierzu können die zerfaserten Hackschnitzel beleimt und die beleimten zerfaserten Hackschnitzel können zu einer Platte gepresst werden. Anschließend kann die Platte für die spezifische Anwendung endverarbeitet werden.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren entsteht Dampf oder es wird weiterer Dampf zugeführt. Um die aus dem Rohholz im Laufe des Verfahrens austretenden VOCs vorteilhaft aus dem Prozess zu entfernen ist es vorgesehen, dass in dem Verfahren verwendeter oder entstehender Dampf an wenigstens einer Dampf-Emissionsstelle kontinuierlich aus dem Verfahren abgetrennt wird, wobei der Dampf in einem vorgegebenen Mengenbereich abgetrennt wird derart, dass eine Untergrenze und eine Obergrenze des Mengenbereichs des gesamt abgetrennten Dampfes in Abhängigkeit wenigstens einer Spezifikation der in Verfahrensschritt a) eingesetzten Hackschnitzel erfolgt.
Somit erfolgt die Abtrennung des Dampfes zur Ausschleusung von VOCs in Abhängigkeit der durch die Hackschnitzel beziehungsweise deren Holz in das Verfahren eingebrachten VOCs. Dies kann beispielsweise erfolgen unter Berücksichtigung der Menge und/oder Art an eingebrachtem Holz oder auch konkret über die eingetragene VOC-Menge. Insbesondere kann die gesamt abgetrennte Dampfmenge in einem Mengenbereich liegen von der 0,5 bis 100-fachen Masse, bevorzugt der 0,5 bis 50-fachen Masse, besonders bevorzugt der 0,5 bis 10-fachen Masse, bezogen auf die Terpenmenge der bereitgestellten Hackschnitzel. Alternativ oder zusätzlich kann die gesamt abgetrennte Dampfmenge in einem Mengenbereich liegt von der 0,001 bis 0,2- fachen Masse, bevorzugt der 0,001 bis 0,1-fachen Masse, besonders bevorzugt der 0,001 bis 0,02-fachen Masse, bezogen auf die Trockenmasse der bereitgestellten Hackschnitzel.
Zum Abtrennen des Dampfes und damit zur Ausschleusung der VOCs können verschiedene Dampf-Emissionsstellen Verwendung finden. Dabei ist unter einer Dampf-Emissionsstelle insbesondere eine derartige Stelle zu verstehen, bei der Dampf aus dem Verfahren abgetrennt werden kann.
Beispielsweise eignen sich die folgenden Dampf-Emissionsstellen zum Abtrennen von Dampf, nämlich der Vorvordampfbehälter beziehungsweise eine erste thermische Behandlungsvorrichtung, der Vordampfbehälter beziehungsweise eine zweite thermische Behandlungsvorrichtung, der Kocher beziehungsweise die dritte thermische Behandlungsvorrichtung oder auch der Refiner. Weiterhin eignen sich Transporteinheiten wie etwa eine Schnecke oder Förderaggregate, wie etwa nach der ersten thermischen Behandlungsvorrichtung, zwischen der zweiten und dritten thermischen Behandlungsvorrichtung, oder eine Transporteinheit, wie etwa eine Schnecke zwischen der dritten thermischen Behandlungs Vorrichtung und dem Refiner. Weiterhin ist auch eine Entwässerungseinheit, wie etwa eine Entwässerungsschnecke, geeignet oder Dampfrückführungen zwischen einzelnen Bearbeitungseinheiten.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die folgenden Gas-Emis sions stellen besonders geeignet sind.
Beispielsweise kann wenigstens eine Gas-Emissionsstelle stromaufwärts des Refiners positioniert sein. Diesbezügliche Positionen umfassen beispielsweise eine thermische Behandlungsvorrichtung oder eine Position in einer Dampfrückführung zwischen dem Refiner und einer thermischen Behandlungsvorrichtung, eine Dampfbehandlungsvorrichtung vor einem Hackschnitzelkocher oder der Hackschnitzelkocher selbst oder eine Dampfrückführung zwischen der Dampfbehandlungsvorrichtung und dem Kocher.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorteilhaft sein, dass wenigstens eine Dampf-Emis sions stelle stromabwärts des Refiners positioniert ist. Diesbezüglich ist es von Vorteil, dass die stromabwärts des Refiners positionierte Dampf-Emissionsstelle ein stromabwärts des Refiners positionierter Dampfabtrenner ist.
Ferner kann es besonders bevorzugt sein, dass wenigstens eine Dampf-Emis sions stelle aus einem Flüssigkeitsstrom erzeugt wird. Beispiele umfassen etwa einen Quetschwasserstrom unmittelbar aus einer Stopfschnecke oder ein aus einem Quetschwasserstrom aus einer Stopfschnecke entstehender Flüssigkeitsstrom.
Das hier beschrieben Verfahren erlaubt eine kosten- und ressourcensparende Möglichkeit, um den VOC-Ausstoß bei der Herstellung von Faserplatten, insbesondere von HDF- oder MDF- Platten zu reduzieren.
Bezugszeichenliste
10 Schritt
20 erster thermischer Behandlungs schritt
30 Reinigungsschritt
40 zweiter thermischer Behandlungsschritt
50 dritter thermi scher B ehandlung s schritt
60 Zerkleinerungsschritt
70 Trocknungsschritt
80 Abtrennung s schritt
90 Verarbeitungsschritt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Faserplatten unter verringertem VOC-Ausstoß, wobei das
Verfahren wenigstens die folgenden Verfahrens schritte aufweist: a) Bereitstellen von holzhaltigen Hackschnitzeln; b) Thermisches Behandeln der Hackschnitzel in einer thermischen Behandlungs Vorrichtung oder in einer Mehrzahl an thermischen Behandlungs Vorrichtungen; c) Zerkleinern der Hackschnitzel in einem Refiner; d) Beieimen der Hackschnitzel; und e) Pressen der beleimten Hackschnitzel zum Ausformen der Faserplatte, dadurch gekennzeichnet, dass f) in dem Verfahren verwendeter oder entstehender Dampf an wenigstens einer Dampf- Emissionsstelle kontinuierlich aus dem Verfahren kontrolliert abgetrennt wird, wobei der Dampf in einem vorgegebenen Mengenbereich abgetrennt wird derart, dass eine Untergrenze und eine Obergrenze des Mengenbereichs des gesamt abgetrennten Dampfes in Abhängigkeit wenigstens einer Spezifikation der in Verfahrens schritt a) eingesetzten Hackschnitzel erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Untergrenze und eine
Obergrenze des Mengenbereichs des abgetrennten Dampfes in Abhängigkeit der Menge der in
Verfahrensschritt a) bereitgestellten Hackschnitzel erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Untergrenze und eine Obergrenze des Mengenbereichs des abgetrennten Dampfes in Abhängigkeit der Menge der in den in Verfahrensschritt a) bereitgestellten Hackschnitzeln enthaltenen VOCs, insbesondere Terpene, erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der in den in Verfahrens schritt a) eingesetzten Hackschnitzeln enthaltenen VOCs, insbesondere Terpene, durch Untersuchung der eingesetzten Hackschnitzel bestimmt wird oder anhand der Art der eingesetzten Hackschnitzel abgeschätzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in Verfahrensschritt f) gesamt abgetrennte Dampfmenge in einem Mengenbereich liegt von der 0,5 bis 100-fachen Masse, bevorzugt der 0,5 bis 50-fachen Masse, besonders bevorzugt der 0,5 bis 10-fachen Masse, bezogen auf die VOC-Menge der bereitgestellten Hackschnitzel.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in Verfahrensschritt f) gesamt abgetrennte Dampfmenge in einem Mengenbereich liegt von der 0,001 bis 0,2-fachen Masse, bevorzugt der 0,001 bis 0,1 -fachen Masse, besonders bevorzugt der 0,001 bis 0,02-fachen Masse, bezogen auf die Trockenmasse der bereitgestellten Hackschnitzel.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Dampf-Emissionsstelle stromaufwärts des Refiners positioniert ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärts des Refiners positionierte Dampf-Emis sions stelle eine thermischen Behandlungs Vorrichtung umfasst oder zwischen dem Refiner und einer thermischen Behandlungs Vorrichtung positioniert ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die stromaufwärts des Refiners positionierte Dampf-Emissionsstelle eine Dampfbehandlungsvorrichtung vor einem Hackschnitzelkocher oder der Hackschnitzelkocher selbst ist oder zwischen der Dampfbehandlungsvorrichtung und dem Kocher liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Dampf-Emissionsstelle stromabwärts des Refiners positioniert ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die stromabwärts des Refiners positionierte Dampf-Emissionsstelle ein stromabwärts des Refiners positionierter Dampfabtrenner ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Dampf-Emissionsstelle aus einem Flüssigkeitsstrom erzeugt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrom ein Quetschwasserstrom unmittelbar aus einer Stopfschnecke oder ein aus einem Quetschwasserstrom aus einer Stopfschnecke entstehender Flüssigkeitsstrom ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der gemäß Verfahrensschritt f) entfernte VOC enthaltende Dampf gesammelt und gegebenenfalls ein oder mehr Bestandteile weiterbehandelt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Weiterbehandlung ein Gemisch aus Terpenen oder Terpentinöl isoliert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Weiterbehandlung ein Hydrolat isoliert wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der abgetrennte Dampf oder ein oder mehr Bestandteile weiterbehandelt werden durch Verbrennung oder Aussetzen von hohen Temperaturen, Adsorption, Absorption, Methoden der Membrantechnik, Kondensation, Kristallisation oder anderen geeigneten verfahrenstechnischen Methoden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme eines in dem Verfahren auftretenden Stoffstroms energetisch in dem Verfahren weiterverwendet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme eines abgetrennten Dampfstroms energetisch in dem Verfahren weiterverwendet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein thermomechanisches Verfahren ist und dabei MDF-Platten oder HDF-Platten hergestellt werden.
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