NO147685B - Vibrerende peldriver og -uttrekker. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av sulfatcellulose.

Ved fremstilling av sulfatcellulose ko-ker man som kjent ved (flis) med en kokevæske som inneholder NaOH, Na.,S og en innblandet variabel mengde svartfut fra et forutgående kok. Herved oppstår der imidlertid under kokingens gang en meget ge-nerende ubehagelig lukt. De illeluktende stoffer består i første rekke av metyl-merkaptan (CH.,SH), metylsulfid (CH.,).,S og metylsulfid (CH.,)^.,. Det første av" disse stoffer lukter sterkest og er derfor vanske-ligst å fjerne på tilfredsstillende måte.

En forklaring for dannelsen av metylmerkaptanen gir seg av formelen R.O.CH., + NaSH RONa + CH.,SH. Antagelig dannes de to andre stoffer sekundært av metylmerkaptanen. R.O.CH., er en eter, og man har tenkt seg at denne stammer fra vedens lignininnhold. Videre mener man at denne eter sønderdeles under kokningsfor-løpet (når temperaturen er steget), og at den gir dels CH.,SH, dels CH;!OH i henhold til formlene:

Utføres kokningen bare med NaOH (ren alkali-kokeprosess) dannes der som kjent ingen illeluktende stoffer.

I henhold til den foreliggende oppfin-nelse har man nu funnet at metylgrupper som inngår i ligninmolekylene, ved forbehandling med alkalihydrat kan bindes på en slik måte at de ikke reagerer og gir illeluktende merkaptan eller sekundære pro-dukter herav. For at dette skal lykkes, må dog reaksjonsbetingelsene f. eks. med hensyn til konsentrasjon, temperatur (opp til 100° C) og reaksjonstid avpasses på en slik måte at denne binding virkelig blir oppnådd. Dette har man tidligere savnet kjennskap til, da man har gått ut fra at det var spørsmål om metoksylgrupper i cel-lulosemolekylene. Oppfinnelsen er hoved-sakelig karakterisert ved at fibermaterialet før denne kokning innsettes eller på annen måte forbehandles med en oppløsning av alkalihydrat med en konsentrasjon tilsvarende 0,1 n - 1 n NaOH, d.v.s. 4—40 g NaOH pr. liter oppløsning, en temperatur høyere enn 30° C, men under 100° C, og en reaksjonstid av ca. 10—30 minutter, hvorved alkalihydratet blir omsatt med de - CH.,-grupper som inngår i det celluloseholdige fibermateriale, så disse blir bundet til forbindelser og derved bringes i å reagere til de nevnte illeluktende forbindelser ved den etterfølgende sulfatkokning. Ved hjelp av oppfinnelsen kan man således på en for fagfolk overraskende måte unngå dannelsen av merkaptan og andre illeluktende svovelholdige forbindelser ved kokning av cellulose ifølge sulfatmetoden. Det overraskende resultat er fullt ut bevist ved praktiske forsøk.

Det tre som forbehandles med natronlut, kan forekomme i forskjellige former, f. eks. vanlig kokeflis, mekanisk sønderdelt flis eller særskilt mekanisk bearbeidet flis, såkalt fiberfordelt tre (også bearbeidet sammen med natronlut). Ved høyt har-piksinnhold i treet blir harpiksen oppløst av natronluten, hvorunder 1 vektdel NaOH løser opp 7,6 vektdeler harpikssyre. Iste-denfor tre kan man anvende halm, gress etc.

Bearbeides treet (flisen) i et apparat for produksjon av såkalt fiberfordelt tre, er det hensiktsmessig å utføre denne bearbeidelse med den natronlut som skal for-såpe estrene, hvorved de to operasjoner skjer samtidig.

Treets (flisens) behandling med forbehandlingsvæsken, f. eks. natronlut (for-uten mekanisk bearbeidelse) kan utføres på mange måter, hvorav følgende kan an-føres : a) Flisen gjennomvætes i forbehandlingsvæsken og innføres deretter i kokeren. b) Flisen sprøytes med forbehandlingsvæsken mens den fylles i kokeren, hvoretter man lar overskytende væske renne bort. c) Flisen sprøytes eller vætes med forbehandlingsvæsken, f. eks. i et særskilt apparat eller i kokeren etter at denne er fylt med flis, hvoretter man lar forbehandlingsvæsken renne bort. d) Forbehandlingsvæsken separeres fra flisen etter forbehandlingen og anvendes påny, eventuelt etter tilsetning av en ny mengde forbehandlingsvæske.

Etter forbehandlingen kokes der på vanlig måte med hvitlut (NaOH + Na2S), som blandes med svartlut.

Biproduktene ved fabrikasjonen av sulfatcellulose kan i henhold til oppfinnelsen raffineres lettere enn det er tilfellet nu (ingen illeluktende forbindelser dannes).

Den vektmengde natronlut (NaOH) som kreves ved forbehandlingen, er ca. 1/10 av den mengde NaOH som medgår ved ut-førelsen av sulfatkokningen etter vanlige metoder. Forbehandlingen ifølge oppfinnelsen medfører imidlertid ingen økning av alkaliforbruket, idet 1/10 medgår til forbehandlingen og 9/10 til selve kokningen.

Det er hensiktsmessig at ca. 1/10 av natronluten tilføres flisen i relativt ren form (stort sett fri for Na2S). Dette kan gjøres på en av de følgende måter. 1. Ved klor-alkali-elektrolyse av kok-salt kan man på kjent måte oppnå ren natronlut til forbehandling av flisen, og klo-ret kan anvendes til blekning av den frem-. stilte cellulose. 2. Ved sulfatfabrikkene fås med de nuværende gjenvinningssystemer (gjenvin-ning av alkali) en «smeltesoda» som over-veiende består av natriumkarbonat og na-triumsulfid i mengder med et forhold av ca. 4 å 5 : 1. Den nuværende fremgangsmåte består i at smeiten renner ned i en så stor mengde vann at hele mengden går i oppløsning, hvoretter oppløsningen kaustiseres med brent kalk for overføring av Na2CO,j til NaOH. Smeltesodaen kan blandes med en så liten mengde vann at en del av Na2COs blir uoppløst. (Ved 75° C er opp-løseligheten av Na2CO:1 + Na2S 31 g pr. 100 g oppløsning). Man kan altså lett løse opp alt Na2S og få mer enn halve mengden av Na2CO., tilbake uoppløst. Denne oppløsning kan lett utføres kontinuerlig med vannet rennende i motstrøm til smeltesodaen. For å rense det uoppløste Na2CO:1 ytterligere kan man oppløse det i rent vann til en konsentrasjon av 28—30 vektprosent. Avkjøles denne oppløsning, utkrystalliserer Na2CO:! : 10 N20 (= krystallsoda), noe som lett kan

utføres i en krystallisator. Senkes herunder temperaturen til 20° C, utkrystalliserer ca.

75 pst. av den mengde soda som var oppløst

ved 30° C. Eksistensområdet for Na2CO8.10 H20 ligger mellom —2° og + 32°C. Krystal-lene kan lett separeres fra utgangsluten

(eventuelt vaskning), løses opp i rent vann

samt kaustiseres, hvorved der fås ren NaOH-oppløsning til forbehandling av veden (flisen). Den resulterende basislut samt vaskeoppløsning fra krystallfremstil-lingen føres tilbake til oppløsning av smeltesodaen.

Det apparat hvori forbehandlingen skjer, kan være utført som et særskilt kar for denne operasjon (eventuelt med røre-verk og oppvarmningsanordning) eller og-så kan forbehandlingen utføres i sulfatko-keren som en særskilt behandling umiddel-bart før selve sulfatkokningen. Forbehandlingsvæsken blir da hensiktsmessig i større eller mindre mengde pumpet rundt ved hjelp av en sir kulas jonspumpe på vanlig måte, og der kan hensiktsmessig tilsluttes pumpen én eller flere beholdere for be-handlingsvæske.

Ved behandling av flisen med den alkaliske væske forbrukes en del av alkaliet, hvorved alkali-innholdet synker fra den opprinnelige konsentrasjon til en sluttkon-sentrasjon. Man kan herunder på kjent måte tilføre oppløsningen alkali under forbehandlingen. Videre kan oppløsningen på kjent måte anvendes påny etter tilsetning av alkali, og likeledes kan man anvende flere oppløsninger etter hverandre og med forskjellig innhold av alkali.

Etetr utført forbehandling må i det minste en del av forbehandlingsvæsken

fjernes fra flisen så kokevæske for sulfatkokningen (f. eks. en blanding av hvitlut

og svartlut) kan få plass i kokeren. Det er

imidlertid ikke nødvendig å tappe av all forbehandlingsvæske, idet den som hefter til flisen eller er oppsuget i den, får være

tilbake. Den avtappede forbehandlingsvæske kan bearbeides for utvinning av har-piks og lignende.

Vedrørende alkalikonsentrasjonen har således forsøk med brukbart resultat vært utført med mellom 3 og 25 g NaOH pr. liter ved forbehandling av 7,5 kg flis (beregnet som tørr flis) med ca. 50 pst. vann i denne flis og 45 liter forbehandlingsoppløsning, d.v.s. man har 600 liter forbehandlingsopp-løsning pr. 100 kg tørr flis, men det guns-tigste område for alkalikonsentrasjonen ligger mellom 5 og 15 g NaOH pr. liter. Under 5 g går reaksjonen langsomt og er således tidskrevende, på den annen side innebærer en mengde av 15 g iblant unødig meget alkali. Best er det med 6—10 n NaOH pr. liter. Man kan selvfølgelig også anvende en konsentrasjon under 3 g pr. liter, men da kreves der ekstra større mengder forbe-handlingsoppløsning. Videre kan der anvendes andre alkalier enn NaOH, f. eks. KOH eller Na2COs.

Det beste temperaturområde for forbehandlingen ligger mellom 50° C og 70° C, men det kan forandres både nedover og oppover, f. eks. til 40—90° C eller enda me-re. Jo lavere temperaturen, er, desto lang-sommere går reaksjonen under forbehandlingen. Ved en temperatur over 80° C kan der oppstå kjemiske bireaksjoner. Også av varmeøkonomiske grunner er området 50

—70° C hensiktsmessig.

Behandlingstiden har vært undersøkt inngående på den måte at man under forbehandlingen med oppløsningen i sirkula-sjon har tatt prøver av oppløsningen med 5 minutters mellomrom og har analysert disse prøver med hensyn på mengden av NaOH, hvorved man fikk kurver for det kjemiske forløp under forbehandlingen. Man fant da at reaksjonstiden kan begren-ses til under 30 minutter og i visse tilfeller til 10—15 minutter, et intervall som da er å foretrekke, idet en kort forbehandlingstid er ønskelig fra et økonomisk synspunkt.

Av særlig stor verdi er det at forbehandlingen med fordel kan utføres med svartlut av forskjellig konsentrasjon, men denne svartlut skal være av den type som fås fra en foregående sulfatkokning av flis som tidligere er behandlet i overensstem-melse med oppfinnelsen. En meget stor fordel er at forbehandling med svartlut går hurtigere enn med natronlut alene (NaOH i vann). Den nødvendige tid er ved svartlut ca. halvparten så lang som tiden for forbehandling med natronlut hvis der anvendes samme temperatur og konsentrasjon av NaOH ved starten idet forbehandlingen begynner. Forbehandlingstiden kan således minskes til 5—8 minutter. Svartluten inneholder alltid noe «virksomt alkali», nemlig mellom 5 og 8 g NaOH pr .liter, noe som nettopp er passende for den nærværende forbehandling. Vil man anvende et enda høyere alkali-innhold i svartluten, behøver man bare å tilføre svartluten den ønskede ytterligere mengde NaOH. •

Den korte forbehandlingtid ved an-vendelse av svartlut gjør det mulig i prak-sis å utføre forbehandlingen i selve sul-fatkokeren uten at kokerens omløpstid derved blir øket nevneverdig. Herunder ■ innføres svartlut i kokeren samtidig med flisfyllingen (enten nedenfra i kokeren eller f. eks. innsprøytet ved flisfyllingen).

Flisen i kokerens øvre del ville imidlertid kreve full forbehandlingstid, regnet fra tidspunktet for avslutning av fyllingen. Denne tid kan reduseres betydelig ved at man tilfører en ny mengde svartlut ved toppen av kokeren og lar en like stor mengde svartlut gå bort ved bunnen av kokeren. Deretter må der tas ut så meget svartlut fra kokeren at der blir plass til den mengde hvitlut som skal tilsettes (denne hvitlut har temmelig høy temperatur). Denne uttagning av svartlut og tilførsel av hvitlut kan utføres samtidig dersom uttagning og tilførsel skjer på forskjellige nivåer og væskenes spesifikke vekt holdes på slike verdier at hvitluten ikke blir blandet med den utgående svartlut. Først deretter settes sirkulasjonen og varmetilførselen igang, og koket kjøres opp på vanlig måte.

Eksempel 1 med NaOH som forbehandlingsvæske ( ved 50° C).

hvilket vil si 251 g NaOH pr. 1,0 kg tørr flis.

Som resultat av denne forbehandling

fikk man etter den etterfølgende sulfat-

kokning en cellulose resp. kokelut som var fullstendig fri for illeluktende stoffer.

Eksempel 2 med svartlut som forbehandlingsvæske ( ved 50° C).

hvilket si 250 g NaOH pr. 1 kg tørr flis.

Også i dette tilfelle fikk man etter den

følgende sulfatkoking (som ble utført på

vanlig måte) en cellulose resp. kokelut som var fri for illeluktende stoffer.

For å oppnå den nødvendige impreg-

nering av den sist påfylte flis, d.v.s. den som blir liggende nær toppen av kokeren,

kan kokeren forsynes med en luftspreder på toppen og en sil for uttrekning av lut i bunnen samt med et sirkulasjonssystem som muliggjør rundpumpning.

Det kan av og til bli dyrt å benytte

kokere for forbehandlingen hvis man ikke av andre grunner allerede har et for stort kokervolum til rådighet.

Ved forbehandling med svartlut kan

dennes konsentrasjon varieres innen vide grenser, f. eks. fra 2°Bé til 15°Bé (ved 60° C) eller enda mere. De driftstekniske forhold vil bli bestemmende for hva man hensiktsmessig velger. Forsøk har ' med godt resultat vært utført med 4°Bé og 10°Bé.

Svartluten gjennomtrenger veden ras-

kere enn NaOH-oppløsningen. Dertil kom-

mer at svartlutens organiske stoffer av-

spalter NaOH ved hydrolyse. Når en del av svartlutens frie NaOH er forbrukt, frigjø-

res derfor nye mengder NaOH. Dette skjer altså i flisveggens indre, hvorved forløpet av den kjemiske reaksjon blir homogent i hele vedmassen. Hele vedmassens molekyl-

grupper blir derfor omdannet meget raskt ved forbehandlingen med svartlut.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til i forbindelse med fremstilling av sulfatcellulose ved kokning av celluloseholdig tre-fibermateriale med alkali og sulfid å unngå dannelse av ille-

luktende svovelholdige stoffer som metyl-merkaptan og metylsulfider, karakterisert ved at fibermaterialet før kokningen innsettes eller på annen måte forbehandles med en oppløsning av alkalihydrat med en konsentrasjon tilsvarende 0. 1 n - 1 n NaOH, d.v.s. 4--10 g NaOH pr. liter oppløsning, en temperatur høyere enn 30° C, men under 100° C, og en reaksjonstid av ca. 10—30 minutter, hvorved alkalihydratet blir omsatt med de - CH^-grupper som inngår i det celluloseholdige fibermateriale, så disse blir bundet til forbindelser og derved hindres i å reagere til de nevnte illeluktende forbindelser ved den etterfølg-ende sulfatkokning.

2. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at forbehandlingsvæsken fraskilles før den etterfølgen-de kokning.

3. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at overskudd av alkali skilles fra fibermaterialet og anvendes påny.

4. Fremgangsmåte som angitt i en av påstandene 1—3, karakterisert ved at en del av den til kokningen nødvendige mengde alkali, nemlig 1/10, anvendes til forbehandling av fibermaterialet.

5. Fremgangsmåte som angitt i en av påstandene 1—4, karakterisert ved at konsentrasjonen av den alkaliske væske ved begynnelsen av forbehandlingen andrar til mellom 4 og 25 g, fortrinnsvis 6—10 g NaOH eller annet alkali pr. liter oppløsning.

6. Fremgangsmåte som angitt i en av påstandene 1—5, karakterisert ved at forbehandlingen utføres ved en temperatur av 40°—90° C, fortrinnsvis 50°—70°.

7. Fremgangsmåte som angitt i en av påstandene 1—6, karakterisert ved at forbehandlingen gjennomføres i en tid av 10—15 minutter.

8. Fremgangsmåte som angitt i en av påstandene 1—7, karakterisert ved at forbehandlingen helt eller delvis utføres ved hjelp av svartlut oppnådd fra en fore gående sulfatkoking av celluloseholdig ma-teriale som er forbehandlet med alkali.

9. Fremgangsmåte som angitt i en av påstandene 1—8, karakterisert ved at forbehandlingen med svartlut skjer samtidig med at flisen fylles i den for den etterfølgende sulfatkokning bestemte ko-ker.