Papierzellstoff, Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung des PapierzellstoffesPaper pulp, process for its production and use of the paper pulp
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft einen Papierzellstoff gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Verwendung des Papierzellstoffes.TECHNICAL FIELD The invention relates to a paper pulp according to the preamble of claim 1, a method for its production and a use of the paper pulp.
Stand der TechnikState of the art
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Chemiezellstoff (chemical pulp) aus landwirtschaftlichen Abfällen bzw. aus Einjahrespflanzen verwenden für den Auf- schluss zumeist Natronlauge und/oder Natriumcarbonat. Beim Arbokem-Verfahren wird Kaliumhydroxid anstelle von Natronlauge verwendet. Zum Teil wird zusätzlich Natriumsulfid eingesetzt. Beim sogenannten Soda-AQ Verfahren werden der Natronlauge geringe Mengen an Anthrachinon zugesetzt. Als Beispiele für die bekannten Verfahren können somit aufgeführt werden: das Soda-Pulping, das Soda-AQ- Verfahren, das "steam explosion"-Verfahren, das Kraft-Verfahren, der Naco-Prozess und das Bivis-Verfahren.The known processes for producing chemical pulp from agricultural waste or from annual plants mostly use sodium hydroxide solution and / or sodium carbonate for the digestion. The Arbokem process uses potassium hydroxide instead of caustic soda. Some sodium sulfide is also used. In the so-called Soda-AQ process, small amounts of anthraquinone are added to the sodium hydroxide solution. Examples of the known processes can thus be listed: the soda pulping, the soda AQ process, the "steam explosion" process, the Kraft process, the Naco process and the Bivis process.
All diesen Verfahren ist gemeinsam, dass nicht nur Lignin, sondern auch Hemicellu- losen während des Aufschlusses in der Kochlauge gelöst werden. Dies hat zur Konsequenz, dass die Ausbeute an Papierzellstoff auf den Bereich von 45 - 55 Massen- % beschränkt bleibt.All these processes have in common that not only lignin but also hemicellulose are dissolved in the cooking liquor during the digestion. The consequence of this is that the yield of paper pulp is limited to the range 45-55% by mass.
Die Aufarbeitung der Schwarzlauge aus dem Aufschluss landwirtschaftlicher Abfälle ist problematisch; denn die zum Beispiel in allen Stroharten enthaltene Kieselsäure geht zum grossen Teil in die Kochlauge über. Der hohe Kieselsäure- bzw. Silicatge- halt lässt die Viskosität der Schwarzlauge ansteigen und macht besondere Vorkehrungen hinsichtlich der Apparate und Verfahren beim Eindampfen und Verbrennen der Schwarzlauge erforderlich. Der Kieselsäuregehalt in der Schwarzlauge ist ver- antwortlich für eine Reihe von Begleiterscheinungen wie Ablagerungen in den Rückgewinnungskochern, kolloidale Gele im Kaustifizierungssystem und Bildung glasartiger Beläge. Die Entfernung von Kieselsäure ist mit zusätzlichem Aufwand verbun-
den, wobei die Kieselsäure aus der Schwarzlauge mit Kohlenstoffdioxid bzw. aus der frischen Kochlauge durch Kalkzusatz ausgefällt werden muss.The processing of black liquor from the digestion of agricultural waste is problematic; because the silica contained in all types of straw, for example, largely passes into the cooking liquor. The high silica or silicate content increases the viscosity of the black liquor and requires special precautions with regard to the apparatus and processes involved in evaporating and burning the black liquor. The silicic acid content in the black liquor is responsible for a number of side effects such as deposits in the recovery boilers, colloidal gels in the caustification system and the formation of glass-like deposits. The removal of silica is associated with additional effort the, whereby the silica from the black liquor with carbon dioxide or from the fresh cooking liquor must be precipitated by adding lime.
In vielen Zellstoffwerken - insbesondere kleiner und mittlerer Grosse - ist eine auf- wendige konventionelle Rückgewinnung der Natronlauge nicht üblich. Es sind dort wegen dieser Probleme keine chemischen Rückgewinnungssysteme installiert. Vielmehr wird die Schwarzlauge nach entsprechender Verdünnung in Wasserläufe eingeleitet. Es treten demnach neben der Umweltbelastung erhebliche NaOH-Verluste auf, die mit einem Anteil von 15% NaOH beim Sodaaufschluss von Stroh wirtschaft- lieh erheblich ins Gewicht fallen, zumal die Kosten für Natronlauge in den letzten Jahren stark angestiegen sind. Der Druck, Rückgewinnungsanlagen zu installieren, wächst aber auch unter ökologischen Gesichtspunkten mittlerweile stark an.In many pulp mills - especially small and medium-sized ones - an expensive conventional recovery of the caustic soda is not common. No chemical recovery systems are installed there due to these problems. Rather, the black liquor is introduced into water courses after appropriate dilution. In addition to the environmental impact, there are considerable NaOH losses, which with a share of 15% NaOH are economically significant when soda pulping straw, especially since the costs for caustic soda have risen sharply in recent years. However, the pressure to install recovery systems is also growing strongly from an ecological point of view.
Bei Verfahren, die zum Aufschluss Säuren verwenden (Milox, Natural Pulping), wird die Kieselsäure nicht herausgelöst. Dabei werden die Probleme in der Rückgewinnung vermieden, die sich bei Verwendung von Alkalien im Aufschluss ergeben. Allerdings führen die sauren Aufschlussbedingungen auch zu einem erheblichen Abbau an Hemicellulosen, was die Zellstoffausbeute ebenfalls niedrig hält (45-50%). Zudem verlangen die sauren Verfahren den Einsatz besonderer Stähle, um die Kor- rosion unter den Aufschlussbedingungen in einem vertretbaren Umfang halten zu können. Unter diesem Aspekt kann auch das Alcell-Verfahren zu den sauren Verfahren gerechnet werden, weil Alkohol in der Mischung mit Wasser bei den im Alcell- Verfahren angewandten hohen Temperaturen saure Eigenschaften aufweist.In processes that use acids for digestion (Milox, Natural Pulping), the silica is not removed. The problems in the recovery that arise when using alkalis in the digestion are avoided. However, the acidic digestion conditions also lead to a considerable breakdown of hemicelluloses, which also keeps the pulp yield low (45-50%). In addition, the acidic processes require the use of special steels in order to keep the corrosion under the digestion conditions to a reasonable extent. From this point of view, the Alcell process can also be classified as an acid process because alcohol in the mixture with water has acidic properties at the high temperatures used in the Alcell process.
Es ist von Nachteil, dass der Anteil an Hemicellulosen sowohl bei den mit Alkalilaugen wie auch bei den mit Säuren als Aufschlusschemikalien arbeitenden Verfahren stark vermindert wird. Dies führt gegenüber den eingesetzten Rohstoffen zu beträchtlichen Massenabnahmen, d.h. die Ausbeuten liegen weit unter dem Massenverlust, der der Entfernung des Lignins entspricht. Ein zu starker Verlust an Hemicellulosen infolge chemischen Abbaus wirkt sich aber nicht nur auf die Ausbeute negativ aus, denn Hemicellulosen tragen in Zellstoffen zur Bindung und somit zur Festigkeit bei, was für die Papierherstellung vorteilhaft ist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren ist, dass eine Gewinnung und Verwertung von Nebenprodukten wie zum Beispiel Lignin unter vertretbarem Aufwand nicht machbar ist. Weder die meist zu Zucker abgebauten Hemicellulosen noch das Lignin können als solche genutzt werden, denn der Aufwand, diese Komponenten aus der Schwarzlauge sauber abzutrennen, ist hoch.It is disadvantageous that the proportion of hemicelluloses is greatly reduced both in the processes which work with alkali metal lye and in the processes which work with acids as digestion chemicals. Compared to the raw materials used, this leads to considerable mass decreases, ie the yields are far below the mass loss, which corresponds to the removal of the lignin. Too much loss of hemicelluloses due to chemical degradation does not only have a negative impact on the yield, because hemicelluloses contribute to the binding and thus to the strength in cellulose, which is advantageous for paper production. Another disadvantage of the known methods is that the extraction and utilization of by-products such as lignin is not feasible with reasonable effort. Neither the hemicelluloses that are mostly broken down to sugar nor the lignin can be used as such, because the effort to cleanly separate these components from the black liquor is high.
Beim chemischen Aufschluss von nichtholzartigen landwirtschaftlichen Abfällen muss im Vergleich zum Holzaufschluss mit einigen zusätzlichen Schwierigkeiten gerechnet werden. Je nach Klimazone ist nur eine Ernte (oder allenfalls einige wenige Ernten) pro Jahr möglich. Das beschränkt die direkte Verarbeitung auf wenige Wochen im Verlauf der Erntezeit. Darüber hinaus fallen zusätzliche Kosten für die Lagerung und Konservierung an. Der Transport ist nur in einem gewissen logistischen Radius wirtschaftlich sinnvoll. Dieser liegt für Stroh in USA beispielsweise bei maximal 100 bis 150 km im Umkreis der Zellstoffanlage. Die niedrige Packungsdichte von Stroh schlägt beim Transport ebenfalls negativ zu Buch. Diese Umstände bedingen, dass die Grosse eines Zellstoffwerkes nach einem Verfahren des Standes der Technik aufgrund verfahrensbezogener Gründe eine Produktionskapazität von mehr als 50O00 Jahrestonnen aufweisen sollte, andererseits aus logistischen Gründen eine möglichst kleine Grosse aufweisen sollte. Die Infrastruktur in strohverarbeitenden Ländern wie Indien und China steht allerdings mit dieser Forderung insofern nicht in Einklang, als die meisten Zellstoffwerke Grossen unter 10O00 Jahrestonnen an Pa- pierzellstoffausstoss aufweisen.Chemical digestion of non-woody agricultural waste has to face some additional difficulties compared to wood digestion. Depending on the climate zone, only one harvest (or possibly a few harvests) is possible per year. This limits direct processing to a few weeks during the harvest. There are also additional storage and preservation costs. Transport only makes economic sense within a certain logistical radius. For straw in the USA, for example, this is a maximum of 100 to 150 km around the cellulose plant. The low packing density of straw also has a negative impact on transport. These circumstances mean that the size of a pulp mill according to a state-of-the-art process should have a production capacity of more than 50,000 tons per year due to process-related reasons, and on the other hand should be as small as possible for logistical reasons. The infrastructure in straw-processing countries such as India and China, however, is not in line with this requirement in that most pulp mills have large pulp pulps with less than 10,000 tons a year.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Papierzellstoff sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben. Insbesondere sollen die oben genannten Nachteile vermieden werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Verwendung des erfindungsgemässen Papierzellstoffes anzugeben.
Gelöst werden diese Aufgaben durch den im Anspruch 1 definierten Papierzellstoff, das im Anspruch 2 definierte Verfahren sowie die im Anspruch 10 definierte Verwendung.The object of the invention is to provide an improved paper pulp and a method for its production. In particular, the disadvantages mentioned above should be avoided. Another object of the invention is to specify a use of the paper pulp according to the invention. These tasks are solved by the paper pulp defined in claim 1, the method defined in claim 2 and the use defined in claim 10.
Der erfindungsgemässe Papierzellstoff ist aus einer nichtholzartigen lignozellulosehaltigen Biomasse hergestellt und weist folgende Merkmale auf:The paper pulp according to the invention is produced from a non-woody, lignocellulosic biomass and has the following features:
a) der Anteil an Holocellulose beträgt mehr als 90 Massen-% bezogen auf die Trockenmasse des Papierzellstoffes; b) der Anteil an Hemicellulosen zum Anteil der Cellulose unterschreitet ein Massenverhältnis von 0,4 : 1 nicht; c) der Ligningehalt beträgt höchstens 2,5 Massen-% bezogen auf die Trockenmasse des Papierzellstoffes; und d) die Zellstoffausbeute ist im Wesentlichen durch die Entfernung des Lignins be- stimmt.a) the proportion of holocellulose is more than 90% by mass based on the dry mass of the paper pulp; b) the proportion of hemicelluloses to the proportion of cellulose does not fall below a mass ratio of 0.4: 1; c) the lignin content is at most 2.5% by mass based on the dry mass of the paper pulp; and d) the pulp yield is essentially determined by the removal of the lignin.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemässen Papierzellstoffes, durch Delignifizieren eines durch eine nichtholzartige lignozellulosehaltige Biomasse gebildeten Ausgangsstoffes, umfasst die folgenden Schritte:The method according to the invention for producing the paper pulp according to the invention, by delignifying a starting material formed by a non-woody lignocellulosic biomass, comprises the following steps:
a) Versetzen der Biomasse mit einem Delignifizierungsmittel, enthaltend ein organisches Aufschlussmittel für Lignin, wobei das Aufschlussmittel eine Basenkonstante KB > 10-6 aufweist; b) thermisches Behandeln der versetzten Biomasse zwecks Abbau des Lignins; c) Abtrennen des die Abbauprodukte des Lignins enthaltenden Delignifizierungsmit- tels von der delignifizierten Biomasse; und d) Gewinnung des Papierzellstoffes aus der delignifizierten Biomasse.a) adding a delignifying agent containing an organic disintegrant for lignin to the biomass, the disintegrant having a base constant K B > 10 -6 ; b) thermal treatment of the added biomass to break down the lignin; c) separating the delignifying agent containing the degradation products of the lignin from the delignified biomass; and d) obtaining the paper pulp from the delignified biomass.
Als Aufschlussmittel für Lignin wird somit eine organische Base verwendet. Damit werden die Nachteile, die sich bei der Verwendung von stark basischen Alkalilaugen
wie Natrium- oder Kaliumhydroxid beziehungsweise von sauren Aufschlussmitteln vermieden.An organic base is therefore used as a disintegrant for lignin. This eliminates the disadvantages that arise when using strongly basic alkali lyes such as sodium or potassium hydroxide or avoided by acidic disintegrants.
Bei der erfindungsgemässen Verwendung zur Herstellung von Chemiezellstoff wird der Papierzellstoff ohne vorherige Trocknung einer Behandlung mit einer mindestens 10%-igen wässrigen Natronlauge bei einer Temperatur von mindestens 35°C für mindestens 20 Minuten unterworfen.In the use according to the invention for the production of chemical pulp, the paper pulp is subjected to a treatment with an at least 10% aqueous sodium hydroxide solution at a temperature of at least 35 ° C. for at least 20 minutes without prior drying.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen defi- niert.Advantageous developments of the invention are defined in the dependent claims.
Gemäss der bevorzugten Ausführungsform des Anspruchs 3 werden als Ausgangsstoff lufttrockene, zerkleinerte nichtholzartige landwirtschaftliche Abfälle und/oder Einjahrespflanzen mit einer Feuchte von weniger als 20 Massen-%, insbesondere mit einer Feuchte von weniger als 15 Massen-% und ganz besonders mit einer Feuchte von weniger als 10 Massen-% eingesetzt. Da solche landwirtschaftliche Abfälle lufttrocken eine wesentliche geringere Feuchte als Hölzer aufweisen, ist eine Verringerung des Wasseranteils durch Entwässern nicht erforderlich. Die landwirtschaftlichen Abfälle können daher als Rohstoffe ohne weitere Vorbehandlung eingesetzt werden. Das Aufschlussmittel zum Abbau des Lignins wird von diesen landwirtschaftlichen Abfällen begierig aufgenommen.According to the preferred embodiment of claim 3, air-dried, comminuted non-woody agricultural waste and / or annual plants with a moisture content of less than 20 mass%, in particular with a moisture content of less than 15 mass% and very particularly with a moisture content of less, are used as the starting material used as 10 mass%. Since such agricultural waste is dry in air and has a significantly lower moisture content than wood, it is not necessary to reduce the water content by dewatering. Agricultural waste can therefore be used as raw materials without further pretreatment. The lignin breakdown agent is eagerly absorbed by this agricultural waste.
Als Aufschlussmittel für Lignin können an sich verschiedene organische Substanzen eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn hierfür gemäss Anspruch 4 ein Alkanolamin, vorzugsweise Monoethanolamin verwendet wird. Monethanolamin weist in wässriger Lösung bei 25°C eine Basenkonstante κB = 3.2 10-5 auf (entsprechend einer Säuredissoziationskonstante KA = 3.16 10-10; Quelle: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 57th Ed., R.C. Weast, Ed., CRC Press, Cleveland, 1976, Seite D147).
Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 5 enthält das Delignifizierungsmittel weiter ein primäres Amin, vorzugsweise Ammoniak, oder ein Di- amin oder ein Betain. Überraschend wurde nämlich gefunden, dass es günstig ist, eine kleine Menge eines primären organischen oder anorganischen Amins oder Di- amins vor der Delignifizierung zuzusetzen. Einerseits dient dies offensichtlich der Beschleunigung des Ligninabbaus, beziehungsweise die Delignifizierung kann bei einer niedrigeren Temperatur als ohne diesen Zusatz vorgenommen werden. Andererseits werden Reaktionen zwischen dem Delignifizierungsmittel, wie insbesondere Aminoethanol, und funktionellen Gruppen im Lignin eingeschränkt, indem das primä- re Amin diesbezüglich zum Delignifizierungsmittel in Konkurrenz tritt. Dafür kommen alle in Wasser oder in Aminoethanol löslichen primären Amine, Diamine oder Derivate wie Betaine in Betracht. Gemäss Anspruch 6 liegt das Alkanolamin zum primären Amin beziehungsweise Diamin beziehungsweise Betain vorzugsweise in einem Molverhältnis von 99,9 : 0,1 bis 90 : 1 vor.Various organic substances per se can be used as disintegrating agents for lignin. It is particularly advantageous if an alkanolamine, preferably monoethanolamine, is used for this purpose. Monethanolamine in aqueous solution at 25 ° C has a base constant κ B = 3.2 10 -5 (corresponding to an acid dissociation constant K A = 3.16 10 -10 ; source: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 57th Ed., RC Weast, Ed., CRC Press, Cleveland, 1976, page D147). In the particularly preferred embodiment according to claim 5, the delignifying agent further contains a primary amine, preferably ammonia, or a diamine or a betaine. Surprisingly, it was found that it is favorable to add a small amount of a primary organic or inorganic amine or diamine before delignification. On the one hand, this obviously serves to accelerate the lignin degradation, or the delignification can be carried out at a lower temperature than without this addition. On the other hand, reactions between the delignifying agent, such as, in particular, aminoethanol, and functional groups in the lignin are restricted by the primary amine competing in this regard with the delignifying agent. All primary amines, diamines or derivatives such as betaines which are soluble in water or in aminoethanol are suitable for this. According to claim 6, the alkanolamine to the primary amine or diamine or betaine is preferably in a molar ratio of 99.9: 0.1 to 90: 1.
Gemäss Anspruch 7 mischt man den Ausgangsstoff mit dem Delignifizierungsmittel in einem Massenverhältnis von etwa 10 : 90 bis 90 : 10, insbesondere von etwa 20 : 80 bis 80 : 20 und ganz besonders von 40 : 60 bis 60 : 40, wobei man den Gesamtfeuchtigkeitsgehalt nicht unter den Wassergehalt des Ausgangsstoffes absinken lässt und danach dieses Gemisch bei einer Temperatur von etwa 100 bis 200°C thermisch behandelt bis der Ligningehalt in der delignifizierten Biomasse weniger als 10 Mas- sen-% desjenigen im Ausgangsstoff beträgt.According to claim 7, the starting material is mixed with the delignifying agent in a mass ratio of approximately 10:90 to 90:10, in particular approximately 20:80 to 80:20 and very particularly 40:60 to 60:40, the total moisture content not being given can drop below the water content of the starting material and then thermally treated this mixture at a temperature of about 100 to 200 ° C until the lignin content in the delignified biomass is less than 10% by mass of that in the starting material.
Gemäss dem im Anspruch 8 definierten Verfahren gewinnt man vom abgetrennten Delignifizierungsmittel durch Destillation ein rezykliertes Delignifizierungsmittel sowie einen ligninhaltigen Rückstand, insbesondere ein Organosolvlignin. Das zurückgewonnene Lignin weist einen Stickstoffgehalt von 2 bis 6% auf, der sowohl vom eingesetzten landwirtschaftlichen Abfall wie von den Verfahrensbedingungen abhängt. Lignine mit derartig hohem Stickstoffgehalt lassen sich vorteilhaft als Düngemittel verwenden.
Vorteilhaft ist es gemäss Anspruch 9 zudem, dass aus dem Ausgangsstoff abgetrennte Silikate beziehungsweise Kieselsäuren bei der Destillation hauptsächlich im Rückstand verbleiben.According to the process defined in claim 8, a separated delignifying agent and a lignin-containing residue, in particular an organosolvlignin, are obtained from the separated delignifying agent by distillation. The lignin recovered has a nitrogen content of 2 to 6%, which depends on both the agricultural waste used and the process conditions. Lignins with such a high nitrogen content can advantageously be used as fertilizers. It is also advantageous according to claim 9 that silicates or silicas separated from the starting material remain mainly in the residue during the distillation.
Wege zur Ausführung der Erfindung Allgemeine BemerkungenWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION General Remarks
Mit der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik wie geringe Ausbeuten, niedrige Hemicellulosegehalte, aufwendige Rückgewinnung der Aufschlusschemikalien, Massnahmen zur Entkieselung der Aufschlusschemikalie, sowie die Kompromisse mit Anlagengrössen von jährlich mindestens 30O00 bis 50O0O Tonnen vermieden.The present invention avoids the disadvantages of the prior art, such as low yields, low hemicellulose contents, complex recovery of the digestion chemicals, measures for the silicification of the digestion chemicals, and the compromises with plant sizes of at least 30,000 to 50,000 tons annually.
Der gewonnene Papierzellstoff weist einen Anteil an Kohlenhydraten von mehr als 90% auf und das Massenverhältnis von Pentosanen (Xylanen) zu α-Cellulose im Zellstoff nach der Entfernung des grössten Teils des Lignins ist ähnlich dem Verhältnis dieser Stoffe im Ausgangsstoff. Weder mit Natronlauge noch mit Säuren als Bestandteil der Aufschlusschemikalie zur Entfernung von Lignin sind Zellstoffe herstellbar, die solche Eigenschaften aufweisen.The paper pulp obtained has a carbohydrate content of more than 90% and the mass ratio of pentosans (xylans) to α-cellulose in the pulp after removal of most of the lignin is similar to the ratio of these substances in the starting material. Neither with sodium hydroxide solution nor with acids as a constituent of the digestion chemical for removing lignin can pulps be produced which have such properties.
Beispiel 1: Delignifiziertes WeizenstrohExample 1: Delignified Wheat Straw
Zwanzig kg gehäckseltes Weizenstroh der Feuchte 8,3 Massen-% wird in einem Mischer mit 0,2 kg 25%-igem Ammoniakwasser gelöst in 20 kg Aminoethanol bei Raumtemperatur versetzt. Der Mischer ist mit einem Homogenisator (Messerwerk), einem Doppelmantel zum Beheizen mit Dampf sowie mit einer Direktdampfeinspei- sung ausgestattet. Nach der Befüllung werden Mischer und Messerwerk in Gang gesetzt sowie zum Aufheizen Dampf von 140°C in den Heizmantel und direkt in den Mischer eingespeist. Nach Erreichen der Temperatur 140°C stellt sich ein Druck von 3 bar ein. Nach zwanzig Minuten Verweilzeit auf 140°C wird dekomprimiert und der Mischer zur Entnahme des delignifizierten Weizenstrohs geöffnet. Die Strohhalme sind völlig in Einzelfasern zerfallen.
Die Analysendaten des eingesetzten Weizenstrohs und des delignifizierten Weizenstrohs sind in der folgenden Tabelle einander gegenübergestellt.Twenty kg of chopped wheat straw with a moisture content of 8.3 mass% is mixed in a mixer with 0.2 kg of 25% ammonia water in 20 kg of aminoethanol at room temperature. The mixer is equipped with a homogenizer (knife unit), a double jacket for heating with steam and with a direct steam supply. After filling, the mixer and knife unit are started and steam is fed into the heating jacket and directly into the mixer for heating. When the temperature reaches 140 ° C, a pressure of 3 bar is established. After a dwell time of 20 minutes at 140 ° C., the mixture is decompressed and the mixer is opened to remove the delignified wheat straw. The straws have completely broken down into individual fibers. The analysis data of the wheat straw used and the delignified wheat straw are compared in the following table.
Nach der delignifizierenden Behandlung haben sich die relativen Anteile der Kohlenhydrate gegenüber dem Ausgangsstoff verschoben. Dies ist in erster Linie auf die Abnahme des Ligningehaltes zurückzuführen. Dementsprechend ist die Ausbeute nach der Entfernung des Lignins über 80%.After the delignifying treatment, the relative proportions of the carbohydrates have shifted compared to the starting material. This is primarily due to the decrease in lignin content. Accordingly, the yield after removing the lignin is over 80%.
Beispiel 2: Holocellulosenanteil von Weizenstroh vor und nach DelignifizierungExample 2: Holocellulose content of wheat straw before and after delignification
Nach der Delignifizierung von Weizenstroh steigt der Holocellulosenanteil bedingt durch die Delignifizierung stark an:After the delignification of wheat straw, the proportion of holocellulose rises sharply due to the delignification:
"): bezogen auf Probe (atro) nach Extraktion mit Ethanol/Cyclohexan"): based on sample (atro) after extraction with ethanol / cyclohexane
Beispiel 3: Ölpalmabfälle (empty fruit bunches ; EFB)Example 3: Oil fruit waste (EFB)
a) Verfahrensparameter:a) Process parameters:
b) Zusammensetzung: b) Composition:
Die Olpalmabfälle EFB zeigen vor und nach der Ligninentfernung die folgende Zusammensetzung:The EFB oil palm waste shows the following composition before and after lignin removal:
Die Kappa-Zahl beträgt nach Delignifizierung 4,7.After delignification, the kappa number is 4.7.
Beispiel 4: HolocellulosenanteilExample 4: Holocellulose fraction
Der Holocellulosenanteil von Olpalmabfällen (empty fruit bunches; EFB) beträgt nach Behandlung der mechanisch grob zerkleinerten Olpalmabfälle mit EFB : MEA = 1 : 1 bei 160°C für 20 Minuten in einem Mischer mit Homogenisator und Rührwerk 95,8%.The holocellulose content of oil palm waste (empty fruit bunches; EFB) is 95.8% after treatment of the mechanically roughly shredded oil palm waste with EFB: MEA = 1: 1 at 160 ° C for 20 minutes in a mixer with homogenizer and stirrer.
Beispiel 5: Herstellung von ChemiezellstoffExample 5: Manufacture of chemical pulp
Die delignifizierte und durch Waschen vom Extraktionsmittel und von Lignin gründlich befreite Probe aus Beispiel 3 wurde zusätzlich einer Behandlung mit 10%iger Natronlauge bei 35°C für 45 Minuten unterworfen. Dabei stellte sich die folgende Kohlen- hydratzusammensetzung ein:The delignified sample from Example 3, which was thoroughly freed from the extractant and lignin by washing, was additionally subjected to a treatment with 10% sodium hydroxide solution at 35 ° C. for 45 minutes. The following carbohydrate composition was found:
Die delignifizierte Probe lässt sich also mit geringem Aufwand in einen Chemiezellstoff für den Einsatz als dissolving Pulp überführen.
Beispiel 6: Vergleich mit Stand der TechnikThe delignified sample can thus be converted into a chemical pulp for use as a dissolving pulp with little effort. Example 6: Comparison with the prior art
Als Vergleichsbeispiel mit obigem Beispiel 3 ist das Ergebnis eines Soda-AQ- Aufschluss von Olpalmabfällen (empty fruit bunches, vgl. mit Beispiel 3) angegeben:As a comparative example with example 3 above, the result of a soda-AQ digestion of oil palm waste (empty fruit bunches, cf. with example 3) is given:
a) Verfahrensparameter:a) Process parameters:
b) Eigenschaften des Zellstoffes nach der Delignifizierung:b) Properties of the pulp after delignification:
Lit.: Ryohei, Tanaka et al. "Preparation of cellulose pulp from oil palm empty fruit bunches (EFB) by processes including pre-hydrolysis and ozone bleaching".
Lit .: Ryohei, Tanaka et al. "Preparation of cellulose pulp from oil palm empty fruit bunches (EFB) by processes including pre-hydrolysis and ozone bleaching".