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AKTIEBOLAGET NORDISKA ARMATURFABEIEERNA IN STOCKHOLM. Verfahren zur Ilerstellung von SuIitzellstoff.
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zur Herstellung von Sulfitzellstoff durch zweistufige Kochung unter Verwendung verschiedener Kochflüssigkeiten in den beiden Stufen.
Bei den bisher bekannten Verfahren dieser Art wurde in der ersten Stufe, der Vorkochung, eine Kochflüssigkeit verhältnismässig hoher Bisulfitionenkonzentration verwendet. Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass man bei der Zweistufenkochung unter gewissen Bedingungen unter Einhaltung der guten Qualität der Masse in mehreren Beziehungen wesentliche Vorteile, vor allem eine erheblich höhere Zuckerausbeute, erreichen kann, wenn das Kochen in der ersten Stufe mit einer Bisulfitlösung niedriger Bisulfitionenkonzentration durchgeführt wird. Die Kochflüssigkeit kann also einen verhältnismässig hohen S02-GehaIt besitzen, hat aber immer niedrigen t Basengehalt. Man erhält dabei eine Lauge mit einem wesentlich höheren Zuckergehalt, als sonst der Fall ist.
Eine Voraussetzung ist dabei, dass diese Kochflüssigkeit auf das zellulosehaltige Material nicht so lange einwirken darf, dass die Defibrierung des Materials beginnt.
Gemäss dem Obigen besteht das erfindungsgemässe Verfahren darin, dass das Kochen in der ersten Stufe mit einer Bisulfitlösung niedriger Bisulfitionenkonzentration, z. B. mit einer Bisulfitlösung von bei der Sulfitzellstoffherstellung üblichem Gehalt an SO ; ;, aber niedrigem Basengehalt, durchgeführt und vor Beginn der Defibrierung des zellulosehaltigen Materials unterbrochen wird, worauf die Lauge, zweckmässig so vollständig wie möglich, abgezogen wird, und neue Kochflüssigkeit in Form einer Bisulfitlösung von zur vollständigen Aufschliessung des Materials geeigneter Zusammensetzung zugeführt wird, wonach das Fertigkochen in an sich bekannter Weise erfolgt.
Eine Voraussetzung zur Erzielung einer guten Massequalität besteht, wie oben erwähnt, darin, dass die Einwirkung der V orkochungsfliissigkeit vor Beginn der Defibrierung der Faserbündel unterbrochen wird, zu welcher Zeit die Fasern gegen Angriff von der Kochflüssigkeit empfindlicher werden.
Ein weiterer Umstand von Bedeutung oder, eher eine notwendige Bedingung zur Sicherstellung einer hohen Massequalität besteht darin, dass die stark zuckerhaltige Abfallauge der ersten Kochstufe vor Beginn der Kochung in der zweiten Stufe in genügendem Masse aus dem Kocher entfernt wird. Die Gegenwart grösserer Zuckermengen während der letzten Stufe der Kochung kann nämlich, wie bekannt, das Eintreten schädlicher Reaktionen befördern, wodurch die Kochung erschwert und die Qualität der Masse stark beeinträchtigt wird. Wenn die Lauge in der oben erwähnten Weise vor der Defibrierung des zellulosehaltigen Materials abgezogen wird, kann zwar infolge besseren Abrinnens eine erheblich grössere Menge von Lauge aus dem Kocher entfernt werden, als sonst der Fall ist, wo die Lauge erst nach der Defibrierung des Materials entfernt wird. So können z.
B. erfindungsgemäss bis etwa 70% der im Kocher befindlichen Lauge ohne weiteres abgezogen werden, an Stelle sonst höchstens 50%.
Aber auch unter diesen günstigen Bedingungen kann die im Kocher zurückbleibende Zuckermenge während der zweiten Kochstufe eine schädliche Einwirkung ausüben. Gemäss der Erfindung werden deshalb zweckmässig besondere Massnahmen getroffen, um die Hauptmenge des erwähnten Zuckers vor der Einleitung der nächsten Kochstufe aus dem Koeher zu entfernen, wie unten näher beschrieben werden soll.
Als Vorkoehungsflüssigkeit kann gemäss der Erfindung eine Bisulfitlösung der erwähnten Art von Calcium oder Magnesium oder Alkali oder eine geeignete Mischung davon zur Verwendung
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kommen. Gemäss einer zweckmässigen Ausführungsform verwendet man eine Calciumbisulfitlösung von bei der Sulfitzellstoffherstellung üblichem Gehalt an SO2, deren Basengehalt aber z. B. zwischen
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Als Kochflüssigkeit für die zweite Koehstufe kann eine Bisulfitlösung beliebiger Art verwendet werden, zweckmässig eine Calciumbisulfitlösung Üblicher Zusammensetzung. Gegebenenfalls kann diese Kochflüssigkeit vor der Einführung in den Kocher auf geeignete Temperatur vorgewärmt werden. Die Kochung in der zweiten Stufe wird dann in an sich bekannter Weise durchgeführt.
Nach einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung kann als Kochflüssigkeit für die erste Stufe auch in der zweiten Stufe einer vorhergehenden Kochung erhaltene Abfallauge verwendet werden, gegebenenfalls nach Aufgasung auf geeigneten SO-Gehalt. Im solchen Fall kann die Abfallauge nach Anpassung der Temperatur entweder direkt in einen andern fertig beschickten Kocher übergeführt oder auch zuerst in einen Sammelbehälter aufgenommen werden, um dort einer gegebenenfalls erforderlichen Aufgasung unterworfen zu werden.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Masse in ebenso guter Ausbeute und mit wenigstens ebenso guter Qualität erhalten, wie bei den obenerwähnten bekannten Arbeitsweisen.
Ferner wird bei der Verarbeitung der Lauge auf Sulfitalkohol, infolge des hohen Zuckergehaltes der Ablauge, eine wesentlich höhere Ausbeute an Alkohol erhalten, als sonst bei Verwendung gewöhnlicher Sulfitabfallauge der Fall ist.
Wie oben erwähnt, können höchstens etwa 70 der im Kocher nach der ersten Koehstufe befindlichen Lauge durch Abziehen aus dem Kocher entfernt werden, während der Rest in den Holzspänen aufgesaugt zurückbleibt. Die in dieser Weise im Kocher zurÜckgebliebene erhebliche Zuckermenge (es kann z. B. angenommen werden, dass die Lauge von der Vorkochung etwa 5 g Zucker per 100 cm Lauge enthält) würde, wenn sie nicht vor Beginn der Fertigkochung entfernt wird, leicht die Stabilität der Kochflissigkeit schädlich beeinflussen. In Gegenwart des höheren Kalkgehaltes kann der hohe Zuckergehalt, z. B. unter ungünstigen Bedingungen, sogar sogenannte Schwarzkochungen verursachen.
Um diese Gefahr zu beseitigen, wird gemäss der Erfindung vorzugsweise derart verfahren, dass der im Kocher zurückgebliebene Zucker in der Hauptsache oder zum grössten Teil vor Beginn der Fertigkoehung aus dem Kocher entfernt wird. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass eine Answässerungs- oder Waschstufe zwischen den beiden Koehstufen eingeschaltet wird.
Als auswässerungs- oder Waschflüssigkeit kann beispielsweise Wasser oder Bisulfitlösung solcher oder ähnlicher Zusammensetzung zur Verwendung kommen, wie die in der ersten Kochstufe als Kochflüssigkeit benutzte. Nachdem die Lauge von der Vorkochung abgezogen ist, wird die Aus- wässerungsflüssigkeit in geeigneter Menge kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt und nach der Auswässerung in ähnlicher Weise aus dem Kocher abgezogen. Wenn der Kocher mit Umlaufsystem versehen ist, kann die Auswässerungsflüssigkeit zweckmässig durch den Kocher zirkuliert werden. Die erhaltene zuckerhaltige Auswässerungsflüssigkeit kann z.
B. zu der vorher abgezogenen zuckerhaltigen Lauge zugesetzt und zusammen mit dieser auf Spiritus od. dgl. verarbeitet werden, oder-insbesondere wenn die Auswässerungsflüssigkeit aus Bisulfitlösung besteht-einem Sammel- behälter zugeführt werden, um in unten näher angegebener Weise verwendet zu werden.
Gemäss einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung kann die Auswässerung auch derart vorgenommen werden, dass die Abfallauge der ersten Koehstufe, anstatt aus dem Kocher abgezogen zu werden, aus diesem verdrängt wird, u. zw. mit Bisulfitlösung derselben Zusammensetzung wie die für das Fertigkoehen als Kochfliissigkeit benutzte. Die Zufuhr dieser Flüssigkeit wird dabei auch dann fortgesetzt, wenn die eigentliche Verdrängung der Lauge stattgefunden hat, worauf die Auswässerung beginnt, die auch in diesem Fall unter Zirkulation der Flüssigkeit durchgeführt werden kann.
Die aus dem Kopier abgezogene Flüssigkeit wird dabei, solange sie hiefür geeigneten Zuckergehalt besitzt, der Anlage für die Verarbeitung auf Spiritus od. dgl. zugeführt. Darauf, und wenn dies als zweckmässig erachtet wird, gegebenenfalls bereits vorher, kann die zuckerhaltige Auswässe- rungsflüssigkeit einem besonderen Sammelbehälter zugeführt werden, aus dem sie zur Verwendung für die erste Kochstufe nach Bedarf entnommen werden kann. Wie oben erwähnt, kann in der
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Fertigkochen aus dem Kocher abgezogen werden kann, ist aber hiezu niemals genügend, da eine grosse Menge Lauge immer von der Masse im Kocher zurückgehalten wird.
Es ist deshalb notwendig, den in dieser Weise entstehenden Verlust zu ersetzen, was u. a. dadurch geschehen kann, dass die, wie
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gehalt besitzen sollte, was bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform tatsächlich der Fall ist, so ist dieser Umstand ohne Bedeutung, da die Zusammensetzung unter allen Verhältnissen derart geregelt wird, dass die Vorkochungsflüssigkeit als Ganzes den vorbeschriebenen niedrigen Basengehalt besitzt.
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Wenn der Zucker in angegebener Weise in genügendem Masse aus dem Kocher entfernt worden ist, was durch Probenahme bestimmt werden kann, so kann die Kochung in der zweiten Kochstufe ohne die Gefahr durchgeführt werden, dass die Gegenwart von Zuckerarten das Eintreten von Reak- tionen veranlasst, welche den Kochverlauf oder die Qualität der Masse schädlich beeinflussen.
'Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht darin, dass die Zuckerausbeute nicht unwesentlich gesteigert wird.
Die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung, insbesondere die Auswässerung, kann z. B. mit einer Anlage der in der Zeichnung dargestellten Art erfolgen. Fig. 1 stellt schematisch eine Anlage mit drei Kochern dar, die mit einem ausserhalb des Kochers angeordneten Umlaufsystem versehen sind.
In der Zeichnung bezeichnen 1, 2 und 3 die Kocher, die durch Leitungen direkt oder über eine
Umlaufpumpe mit drei verschiedenen Ventilgehäusen : B und C verbunden sind, wie in der Figur dargestellt. Diese Ventilgehäuse sind ferner durch Leitungen mit Behältern 24, 25, 26 für Koch- flüssigkeiten für die verschiedenen Kochstufen bzw. Abfallauge, sowie auch mit Zulauf für Wasser und Ablauf für Waschwasser verbunden. Mit Hilfe der Ventilgehäuse, die von an sich bekannter
Art sein können, kann irgendeiner von den Kochern mit irgendeinem von den Behältern 24-26 bzw. mit einem andern Kocher in direkte Verbindung gesetzt werden.
In dem gezeigten Beispiel ent- hält jedes der Ventilgehäuse sechs Ventile mit der Numerierung 4-9, welche unten unter gleich- zeitiger Angabe der Bezeichnung des entsprechenden Ventilgehäuses mit A 4, A 5, B 4 usw. bezeichnet werden. Der Übersichtlichkeit wegen sind ferner in der Zeichnung die Ventile, die beim Beginn der unten beschriebenen Flüssigkeitsübertragungen offengehalten bzw. während dieses Verlaufs geöffnet werden, von einem ganz ausgezogen bzw. gestrichelt dargestellten Ring umgeben.
In dem gezeigten Beispiel ist Voraussetzung, dass der Behälter 24 Kochflüssigkeit der für die
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der ersten Kochstufe (Abfallauge der zweiten Koehstufe + Auswässerungsflüssigkeit) und der Be- hälter 26 für die Abfallauge aus der ersten Kochstufe bestimmt ist. Ferner kann angenommen werden, dass der Kocher 1 sich in dem Stadium befindet, in dem die Vorkoehung eben beendet worden ist, dass der Kocher 2 gerade eben fertig gekocht hat, während der Kocher. 3 mit Holzspänen beschickt ist und mit Kochflüssigkeit für die erste Kochstufe gefüllt werden soll.
Es soll also aus dem Kocher 1 die stark zuckerhaltige Abfallauge entfernt werden. Vorläufig wird angenommen, dass dieses durch Verdrängung von unten mit Frischsäure vom Behälter 24 ge- schehen soll, gegebenenfalls nach Gasung durch die Gasleitung 36. Zu diesem Zweck wird das
Ventil C 5 offengehalten, wodurch die Leitungen 14 und 10 an dem Ventil C 4 vorbei direkt mitein- ander verbunden werden. Die Frischsäure wird darauf mittels der Pumpe 27 aus dem Behälter 24 durch die erwähnten Leitungen und das Ventil 40 beim Boden des Kochers in diesen hineingepumpt.
Die Ventile 41 in der Leitung loua, 43 in der Zweigleitung 20a, 45 in der Verbindungsleitung von dem im unteren Teil des Kochers angebraten Sieb. 35, sowie auch die Ventile in der Umlaufleitung werden dabei geschlossen gehalten. Die verdrängte Lauge geht durch das Sieb. 34 der Umlaufenrichtung oben im Kocher, ferner durch die Leitung. 31, die Umlaufpumpe 52 über das Ventil 44 durch die Leitung 20, von wo sie über das Ventil C 8, welches auch offengehalten wird, durch die Leitung 17 über den Gasabscheider 29 und den Kühler. 30 dem Sammelbehälter 26 zugeführt wird.
Von diesem Behälter wird die Lauge nachher weiteren Bearbeitungsstellen zugeführt, z. B. für die Herstellung von Zucker.
Nachdem die Menge der Lauge, die ohne weiteres aus dem Koeher verdrängt werden kann, aus diesem entfernt worden ist, beginnt die eigentliche Auswässerung, nach wie vor unter Zufuhr von Frischsäure aus dem Behälter 24 zum Kocher. Die Auswässerung wird vorzugsweise unter Kreislauf der Auswässerungsflüssigkeit vorgenommen, zu welchem Zweck die Ventile in der Umlaufleitung 3. 3 geöffnet werden, wobei Flüssigkeit über das Ventil 44 und die Leitung 20 usw. kontinuierlich aus dem Kocher abgelassen werden kann.
Die Zufuhr von Flüssigkeit zum Kocher und die Ableitung der Flüssigkeit vom Kocher während der Auswässerungsperiode kann auch, unter hiefür erforderlicher Umstellung der Ventile, mit Unterbrechungen erfolgen, in welchem Falle die Aus- wässerungsfiüssigkeit während längerer Zeit durch den Kocher im Kreislauf gehalten wird, bevor sie aus dem Kocher abgelassen wird.
Die während der Auswässerungsperiode aus dem Kocher abgelassene Flüssigkeit, deren Zuckergehalt selbstverständlich niedriger ist als derjenige der verdrängten Lauge, kann anfangs dem Behälter 26 zugeführt werden. Wenn der Zuckergehalt der Flüssigkeit hiefür zu niedrig ist, was durch Entnahme von Proben durch den in der Figur angedeuteten Stutzen C2. 3 leicht festgestellt werden kann, oder gegebenenfalls bereits früher kann eine Umsehaltung dadureh geschehen, dass das Ventil C 8 geschlossen und das Ventil C 7 geöffnet wird, worauf die abgelassene Flüssigkeit nachher durch die Leitung 16 über den Kühler 79 dem Behälter 2J zugeführt wird.
Wenn die Auswässerung beendet ist, enthält der Ko, : lier im allgemeinen eine genügende Menge Kochflüssigkeit für die zweite Kochstufe, die dann, nach erforderlicher Umstellung der Ventile, begonnen werden kann.
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Anstatt die Verdrängung der Lauge, wie oben vorausgesetzt, von unten auszuführen, kann die Verdrängung auch von oben geschehen. In diesem Falle werden die Ventile 40 und 42 ge- schlossen, die Ventile 41 und 45 offengehalten. Die Frischlauge wird dabei durch die Leitung 101l über das Ventil 41 dem oberen Teil des Kochers zugeführt, während die verdrängte Lauge durch das Sieb 35 über das Ventil 45 usw. aus dem Kocher abgelassen wird.
Ferner kann man bei der Verdrängung der Lauge, bevor der Kreislauf während der Durch- führung der Auswässerung begonnen werden soll, auch die Lauge durch die Leitung 20a an der
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halten wird.
Aus dem Kocher 2 soll in dem dargestellten Beispiel die Abfallauge nach dem Fertigkochen entfernt werden. Zu diesem Zweck wird durch die Leitung 13 Über das Ventil B4und die Leitung 11 Wasser unten im Kocher eingedrückt und die Lauge durch das Sieb. 34 über die Umlaufpumpe 32 (oder durch die Leitung M an dieser vorbei) und die Leitung aus dem Kocher verdrängt und über
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lauf der Waschflüssigkeit durch den Kocher durchgeführt werden.
Die Verdrängung der Lauge aus dem Kocher kann selbstverständlich auch von oben geschehen. zu welchem Zweck der Kocher 2, ebenso wie der Kocher. 3, mit hiezu erforderlichen Vorrichtungen ausgerüstet sein kann, obwohl solche nur in Verbindung mit dem Kocher 1 angedeutet sind.
Dem mit Holzspänen beschickten Kocher 3 schliessleih soll Kochflüssigkeit für die erste Koch- stufe zugeführt werden. Zu diesem Zweck wird Fliissigkeit aus dem Behälter So (Abfallauge aus der zweiten Koehstufe + Auswässerungsflüssigkeit von der Auswässerung nach der ersten Kochstufe) mittels der Pumpe 28 durch die Leitung 1. 5 über das Ventil A 6 und die Leitung 12 in den Kocher eingeführt.
Wenn erforderlich oder gewünscht, kann für die erste Koehstufe selbstverständiich auch frische Kodiflüssigkeit geeigneter Zusammensetzung zugeführt werden, entweder direkt zum Kocher oder auch zum Behälter 25 zur erforderlichen Ergänzung der Menge der Kochflüssigkeit bzw. zur
Regelung ihrer Zusammensetzung.
Fig. 2 zeigt eine Anlage ähnlicher Art wie die in Fig. 1 dargestellte. Zwei von den Kochern, u. zw. 1 und 3, sind hier für direkte Heizung mittels Dampf angeordnet, der bei 37 zugeführt wird, während der dritte, der Kocher 2, mit aussenliegenden Umlaufleitungen versehen ist. Die Kocher sind über die Ventilgehäuse D, E und F mit den Behältern 24, dz 26 für Kochfliissigkeit bzw. Abfallauge verbunden. Es wird vorausgesetzt, dass die Kocher sich in denselben Stadien des Prozesses befinden wie bei der Anlage gemäss Fig. 1 und die Fliissigkeitsiibertragungen werden auch im wesentlichen-mit von baulichen Abweichungen bedingten Unterschieden-in entsprechender Weise durchgeführt.
Aus dem Kocher 7 wird die stark zuckerhaltige Abfallauge also'von oben mit Frisehsäure verdrängt, welche aus dem Behälter 24 mittels der Pumpe 27 durch die Leitungen 74 und 74 a über das Ventil D 4 durch die Leitung 51 dem Kocher zugeführt wird. Die verdrängte Lauge fliesst durch die Leitung 61 ab und wird über das Ventil D 10, die Leitung 17, den Gasabscheider 29, den Kühler 30, dem Behälter 26 zugeführt. Während der darauffolgenden Auswässerung wird bei geeignetem Zeitpunkt das Ventil D 10 geschlossen und das Ventil D 8 geöffnet, wodurch die vom Kocher abgelassene zuckerhaltige Auswässerungsflüssigkeit dem Behälter 25 zugefÜhrt wird.
Aus dem Kocher 2 soll die Abfallauge der zweiten Kochstufe abgezogen werden, was über das Ventil 46 (bzw. über das Ventil 48, die Umlaufpumpe 49 und die Zweigleitung 62a) und die Leitung 62
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Aus den Figuren ist ohne weiteres ersichtlich, in welcher Weise die Kocher in andern Stadien des Kochprozesses mittels des Ventilgehäuses mit irgendeinem der Behälter für Kochflüssigkeit bzw.
Abfallauge verbunden werden können.
Als Beispiel der Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, das jedoch in keiner Weise die Erfindung beschränkt, seien folgende, einem ausgeführten Versuch entstammende Zahlenangaben angeführt.
Die für die Vorkochung verwendete Flüssigkeit bestand in diesem Fall aus einer Lösung. die auf 100 cm3 4-92 g SO2 und 0-42 g CaO enthielt. Mit dieser Lösung wurde acht Stunden gekocht, dabei vier Stunden bei 115"C. Danach wurde die gebildete Lauge abgezogen und die Masse im Kocher einer Auswässerung unterworfen, bis die Hauptmenge der in den Holzspänen aufgesaugten zuckerhaltigen Lauge entfernt worden war. Darauf wurde das Fertigkochen mit einer Lösung durchgeführt,
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die auf 100 cm 5-04 g SO2 und 0-85 g CaO enthielt. Das Kochen in der zweiten Stufe dauerte etwa zehn Stunden mit einer Endkochtemperatur von 130 C.
Die aus der ersten Stufe abgezogene Lauge, die 70% der im Kocher befindlichen betrug, enthielt per 100 cm3 4. 93 g Zueker. Die erhaltene Ausbeute an bleiehfähiger Sulfitmasse war etwa zu des Trockensubstanzgehaltes des Holzes mit der Roezahl 3-5 und einer Stärkezahl von 12. 800 m Reisslänge.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Sulfitzellstoff durch zweistufige Kochung unter Verwendung verschiedener Kochflüssigkeiten in den beiden Stufen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kochen in der ersten Stufe mit einer Bisulfitlösung üblichen Saber niedrigen Basengehaltes, also niedriger Bisulfitionenkonzentration, durchgeführt und vor Beginn der Defibrierung des zellulosehaltigen Materials unterbrochen wird, worauf die Lauge, zweckmässig so vollständig wie möglich, abgezogen und neue Koehflüssigkeit in Form einer Bisulfitlösung von zur vollständigen Aufschliessung des zellulosehaltigen Materials geeigneter Zusammensetzung zugeführt wird, wonach das Fertigkochen in an sich bekannter Weise erfolgt.