DE1300822C2 - Verfahren zur gewinnung von zellstoff - Google Patents
Verfahren zur gewinnung von zellstoffInfo
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- DE1300822C2 DE1300822C2 DE1961S0073644 DES0073644A DE1300822C2 DE 1300822 C2 DE1300822 C2 DE 1300822C2 DE 1961S0073644 DE1961S0073644 DE 1961S0073644 DE S0073644 A DES0073644 A DE S0073644A DE 1300822 C2 DE1300822 C2 DE 1300822C2
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Description
25
Die Erfindung jezieht sich auf ein Sulfit-Koch- 3"
verfahren zur Herstellung von chemischem Zellstoff.
Es wurde bereits ein Verfahren bekannt, bei dem eine relativ reine Kochlauge auf M; »nesiumbasis mit
einem ziemlich hohen Gesanitgehait an Schwefeldioxyd,
aber ohne freies Schwefeldioxyd, verwendet wird. Der Anfangs-pH-Wert liegt zwischen 2,5 und
5,0. Das Verfahren umfaßt die Schritte der Tränkung von Holzschnitzeln bei überatmosphärischem hydrostatischem
Druck, der Abführung überschüssiger Kochlauge, bis ein gewünschtes Laugenverhältnis erreicht
ist, der raschen Erhitzung der Schnitzel auf eine hohe Kochtemperatur von zwischen 160 und
200° C und der gesteuerten Ableitung des während des Kochvorganges aus der schwefeligen Säure gebildeten
SO2 zur Aufrechterhaltung eines pH-Wertes der Kochlauge in der Gegend von 3,0 bis 4,0, bei
Zimmertemperatur gemessen. Dieser letztere Schritt erfolgt in der Periode, in der der größte Teil der Sulfonierung
des Lignins und der Auflösung des Holzes vor sich geht. 5"
Ein derartiges Verfahren ist in der deutschen Auslegeschrift 1 249 666 beschrieben und als »Magnefit«-
Verfahren bekanntgeworden. Dieses Verfahren ermöglicht es, den Holzaufschluß in geringerer Zeit
und bei wesentlich höheren Temperaturen durchzuführen, als dies früher bei Sulfitverfahren möglich
war, und führt zu relativ hellem, ungebleichtem, chemischem Zellstoff. Dabei können als Ausgangsstoffe
die verschiedensten Hart- und Weichhölzer und alle anderen Zelluloserohstoffe Verwendung finden, die
für Papierherstellung und chemischen Zelluloseaufschluß überhaupt in Frage kommen. Die Ausbeute
bei diesem Verfahren ist höher, und die Flüssigkeitswerte sind besser als bei den früheren saueren Sulfitverfahren,
wenn von einem vergleichbaren Grad der Entholzung ausgegangen wird.
Bei dem Magnefitverfahren wird von einer Magnesiumbisulfitlauge
ausgegangen, die entweder keine freie schwefelige Säure oder nur eine geringe Menge
davon enthält und deren pH-Wert bei 2,5 bis 5,0 liegt Es wird ein sehr rascher Temperaturanstieg auf
vorzugsweise über 150° C liegender Temperatur, insbesondere auf Temperaturen zwischen 160 und
200° C mit Vorteil angewandt. Geringe Mengen an schwefliger Säure entstehen aus der Reaktion des Magnesiumbisulfits
und der in dem Holz während des Aufschlusses gebildeten Säuren. Gekühlte Laugenproben,
die während des Kochvorganges ent lommcn
werden, zeigen dann einen pH-Wert von 4,5 bis 5,0. Unter diesen Verhältnissen kann das Holz zwar aufgeschlossen
werden, man zieht es jedoch vor, den Druck um etwa 0,35 bis 1,05 kg/cm-' über den Druck
Gcs reinen Wasserdampfes ansteigen zu lassen. So wird man bei einer Kochung bei 166" C einen Druck
von 6,72 bis 7,00 atü anwenden an Stelle eines Druckes von 6,30 atü, welcher dem Druck des gesättigten
Dampfes bei dieser Temperatur ^BiSprechen
würde. Unter diesen Verhältnissen ist der pH-Wert einer Kochlaugenprobe, die während des Kochens
entnommen und auf Zimmertemperatur abgekühlt wird, 3,0 bis 4,0.
Bei 160" C dauert die Wärmeeinwirkung auf die getränkten
Schnitzel etwa 3 bis 4 Stunden, bei 190 C sind unter Umständen nur 10 bis 20 Minuten erforderlich,
wenn der Druck in dem Kocner auf 0,35 bis 1,05 kg/cm- über den Dampfdruck des reinen
Wassers bei der jeweiligen Kochertemperatur eingestellt wird.
L.er nach dem Magnefitverfahren auf Magnesiumbasis
gewonnene Zellstoff ist zwar wesentlich stärker als gewöhnlicher Sulfit-Zellstoff, aber immerhin etwas
schwächer als nach dem Kraft-Verfahren gewonnener Zellstoff.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Sulfit-Zellstoff-Gewinnungsverfahren auf Magnesiumbasis,
d. h. das Magnefitverfahren, hinsichtlich der Festigkeit des gewonnenen Zellstoffes zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von chemischem Zellstoff
aus Rohmaterial auf Zellulosebasis, welches mit einer Magnesiumbisulfitlösung, die praktisch keine
freie schwefelige Säure enthält, während einer ersten Kochstufe bei einem pH-Wert im Bereich von 3,0 bis
4,0, gemessen bei Raumtemperatur, aufgeschlossen wird, in der die hauptsächliche Sulfonierung des
Lignins und Auflösung der Zellulose stattfindet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der pH-Wert der
Lösung, gemessen bei Raumtemperatur, während der zweiten Stufe der Aufschlußperiode durch Zusatz von
Magnesiumhydroxyd oder -oxyd zur Lösung im Bereich von 4,75 bis 6,5 gehalten wird.
Diese Bedingungen werden während des gesamten Verlaufes der zweiten Stufe im wesentlichen aufrechterhalten.
Der entstehende Zellstoff hat sich als wesentlich fester erwiesen als ein Zellstoff, bei dessen
Herstellung der gesamte Kochprozeß bei einem pH-Wert von 3,0 bis 4,0 durchgeführt wird.
Die Figuren erläutern die Erfindung. Es stellt dar
Fig. 1 das Schema eines Zellstoff koche rs mit Chemikalien-Rückgewinnungsanlage,
F i g. 2 den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, verglichen mit einem früheren Sulfit-Verfahren
auf Magnesiumbasis.
Bei dem gewöhnlichen Bisulfit-Kochverfahren ist das Bisulfit nach einer vorbestimmten Zeit verbraucht.
Es bildet erst Thiosulfat und später elemen-
Ί 13 OO 822
3 4
Bren Schwefel. Wenn einmal Thiosulfat in der Bi- den können. Damit ist aber die Verwendung von Maulfit-Lösung
vorhanden ist, so wird weiteres Thio- gnesiumbisulfit möglich, welches bei diesen pH-iUlfat
kettenreaktionsartig sehv rasch gebildet, je nach Werten eine gute Löslichkeit besitzt, so daß eine für
ier augenblicklichen Konzentration des Bisulfits und den Holzaufschluß ausreichende Menge in Lösung
jes Thiosulfats. Es ist wichtig daß eine ausreichende 5 geht. Es hat sich weiter gezeigt, daß im Anschluß an
Menge Bisulfit am Anfang des Kochvorganges vor- diese anfängliche Bisulfit-Behandlungsstufe der
banden ist, damit die Kochung vollständig durchge- weitere Aufschluß des sulfonierten Lignins in prakführt
werden kann. Die Holzschnitzel müssen so gut tisch tragbarer Zeit auch bei durch Zusatz von Maimprägniert
sein, daß das Bir.ulfit sofort für die SuUo- gnesiumhydroxyd Mg(OH)., erhöhtem pH-Wert ernierung
des Lignins verfügbar ist; andererseits darf io folgen kann und daß die" so zustande kommende
nicht mehr Bisulfit vorhanden sein, als tatsächlich zweistufige Behandlungsweise einen Zellstoff von
während des Kochvorganges verbraucht wird, da höherer Festigkeit ergibt. Die höhere Festigkeit wird
sonst die unerwünschte kettenreaktionsartig erfol- darauf zurückgeführt, daß die Faser, bezogen auf das
gcnde Thiosulfat-Bildung beschleunigt würde. Ausmaß der gleichzeitig stattgefundenen Entholzung,
Erfindungsgemäß wird der zweite Teil des Koch- 15 einem geringeren Eingriff ausgesetzt ist, als wenn der
prozesses bei erhöhtem pH-Wert durchgeführt. Der Aufschluß bei geringerem pH-Wert durchgeführt
pH-Wert liegt dabei bei einem Maximum, das nur würde. Weiter hat sich gezeigt, daß die Magnesiumwenig von dem Ncutralisierungspunkt entfernt im hydroxyd-Behandlung der zweiten Stufe keine zusaueren
Bereich liegt. Es hat sich gezeigt, daß dann sätzliche Auflösung von Zellstoff oder Halbzellstoff
ein Zellstoff höherer Festigkeit bei gleicher Ausbeute 20 mit sich bringt, die eine Ausbeuteverminderung zur
gewonnen wird, und zwar für jeden beliebigen Grad Folge hätte.
der Entholzung, als wenn der Aufschluß bei einem Der Magnesiumhydroxyd-Zusatz der zweiten BepH-Wert
von 3,0 bis 4,0 nach dem bekannten Ver- handlungsstufe macht vorzugsweise zwischen 0,5 und
fahren zu Ende geführt wird. Dieses Ergebnis steht 4,0 kg (Magnesiumoxyd) pro 100 kg Ho'zschnitzel
im Gegensatz zu der Erfahrung, die bei Bisulfit- 25 aus. Zusätze von mehr als 4 0Zo des Holzgewichtes
Kochungen unter Verwendung von Sodalauge ge- sollten vermieden werden, da sie zur Ablagerung von
macht worden ist, wenn der Aufschluß in einer Magnesiumsulfitkrir.tallen in dem Kocher und innerzweiten
Stufe bei alkalischen pH-Werten beendet halb des Zellstoffes führen würden. Der Zusatz von
worden ist; es ist dann nämlich eine erhebliche Aus- Mg(OH)., soll so langsam erfolgen, daß sich ein
beuteminderung gegenüber dem einstufigen Bisulfit- 30 Gleichgewicht zwischen der in di~ Schnitzel hinein-Verfahren
eingetreten. Die erfindungsgemäß vorge- diffundierenden Kochlauge höheren pH-Wertes und
schlagene Erhöhung des pH-Wertes erfolgt durch Zu- der aus diesen hcrausdiffundierenden Kochlauge gesetzung
von Magnesiumhydroxyd Mg(OH)., in den ringeren pH-Wertes ergibt. Die Entholzungsreaktio-Kocher,
nachdem etwa 30 bis 45% des Holz- nen gehen dann infolge des vergrößerten pH-Wertes
gewichtes aulgeschlossen worden sind. Vorzugsweise 35 langsamer vor sich, und es muß eine längere Kochwird
eine Suspension von Magnesiumhydroxyd in zeit und/oder vorzugsweise eine höhere Temperatur
die Kochlauge injiziert, während diese umgewälzt angewandt werden, um den Aufschluß zu Ende zu
wird. Diese Suspension von Magnesiumhydroxyd führen.
reagiert mit etwa vorhandener freier schwefeliger In Fig. 2 sind für ein übliches Magnent-Verfah-
Säure, und es entsteht Bisulfit und weiter Magnesium- 40 ren die Verfahrensbedingungen in ausgezogenen
sulfit. Gleichzeitig tritt auch Reaktion mit vorhan- Linien dargestellt. Das Verfahren erstreckt sich über
dener Essigsäure ein, wobei Magnesiumazetat ent- annähernd 4 Stunden, und am Ende des Verfahrens
steht, so daß der pH-Wert, gemessen bei einer abge- sind das Gesamt-SO., und das gebundene SO., prak-
kühlten Probe, die aus dem Kocher entnommen ist, tisch verschwunden. Erfindungsgemäß wird eine Ma-
auf einen maximalen Wert von etwa 6,5 ansteigt. 45 gnesiumbydroxyd-Suspension oder ein Brei mit einem
Unter diesen Bedingungen wird der Aufschluß zu MgO-Geiialt von 3 °/o, bezogen auf das Holzgewicht.
Ende geführt. in die Kochlauge injiziert in einem Stadium, in dem
Bei dem bekannten Magnefit-Verfahren arbeitet 55 bis 70%>
der Gesamtausbeule erreicht sind. Die
man mit einer Kochlauge, die eine Konzentration Injektion erfolgt vorzugsweise unmittelbar in die in
von ungefähr 4°/o Gesamt-SO., und einen pH-Wert 50 F i g. 1 dargestellte Umwälzleitung. Der pH-Wert der
von 2,5 bis 5,0 besitzt. 5,0 ist dabei annähernd die Kochlauge steigt rasch auf etwa 6,0 an und wird auf
obere Grenze wegen der geringen Löslichkeit des äi€sem Wert während des Restes des Kochvorganges
Magnesiumsulfits bei hohen pH-Werten und wegen gehalten. Um die geringere Reaktionsgeschwindigkeit
der nahezu vollständigen Unlöslichkeit von Magne- bei höheren pH-Werten zu erhöhen, insbesondere bei
siumoxyd und Magnesiumhydroxyd. Die Löslichkeit 55 Weichhol.zaufschluß. wird die Temperatur dei Koch-
von Magnesiumbisulfit ist O,615°/o, bezogen auf das lauge auf ungefähr 175° C erhöht und der Druck
Magnesiumsulfit, oder O,38n/o, bezogen auf Schwefel- auf ungefähi 9,10 atü. Die Gesamtkochzeit ist ebense
dioxyd bei einer Temperatur von 95° C, während die lang wie bei dem gewöhnlichen Magnefit-Verfahren
Löslichkeit von Magnesiumhydroxyd nur 0,000042«/0 Der Gehalt an Gesamt-SÖ2 und an gebundenem SO.
bei 100° C beträgt. Es ist somit ausgeschlossen, die 60 ist am Ende des Kochvorganges wesentlich größer al;
Schnitzel mit genügend Magnesiumhydroxyd und/ bei dem Magnefit-Verfahren.
oder Sulfit zu tränken, um eine alkalische Kochung Die Möglichkeit, in der zweiten Stufe nur mit gc
durchzuführen. ringer Azidität auf Magnesiumoxydbasis zu arbeiten
Versuche haben ergeben, daß während der An- beruht darauf, daß die Bisulfit-Konzentration de
fangsstufe des Aufsdilußvorganges die Holzfaser ge- 65 Kochlauge von der ersten Stufe her weitgehend ver
gen einen Abbau geschützt ist, so daß die Vorteile braucht ist und daß deshalb die Neutralisation aus
der relativ raschen Reaktionen, die bei pH-Werten geführt werden kann, ohne daß große Mengen vo
vnn 3 bis 4 zur Entholzung führen, ausgenutzt wer- Magnesiumsulfit entstehen, die andernfalls aus dt
13 OO
Kochlauge abgeschieden würden. Wegen der beschränkten
Löslichkeit von Magnesiiimsulfit wäre es
unmöglich, so viel Sulfit-Chemikaliien zuzuführen, daß die gesamte Entholzung vom Anfang des Aufschlußprozesses
an bei einem pH-Wert von 6,0 bis 6,5 durchgeführt werden könnte.
In Tabelle I sind Verfahrensbedingungen zusammengestellt, die sich bei Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Aufschluß für Fichten und Ulmen als brauchbar erwiesen haben. Außerdem befinden
sich dort die Eigenschaften des resultierenden Zellstoffes. Zum Vergleich sind die entsprechenden
Werte bei einem gewöhnlichen Magnefit-Verfahren dancbengestcllt.
Fichte
Gewöhnliches Magnefit-Verfahren
2stufiges Verfahren
Ulme
Gewöhnliches Magnefit-Verfahren
2stufiges Verfahren
1. Stufe
Behandlungszcit bei 166° C
2. Stufe bei vergrößertem pH-Wert
Anfangs-pH-Wert (gekühlte Probe)
Behandlungszcit
Behandlungstemperatur
Fertiger Zellstoff
Chlorzahl nach Roe
Chlorzahl nach Roe
Ausbeute
Büttenfertiger Stoff
Grobstoff
Gesamtausbeute
Festigkeitsuntersuchungen bei einem Mahlungsgrad von 450 ecm Canadian Freeness
Berstdruck
Einreißfestigkeit
Berstdruck f Vs Einreißfestigkeit
Reißlänge nach der Instronmethode
3 Stunden
7,4
52,0
0,5
52,5
69
90
114
12,4
90
114
12,4
1 bis
'/2 Stunde
'/2 Stunde
6,3
2 Stunden
2 Stunden
170° C
8,0
53,4
0.8
54.2
95
94
142
13,8
94
142
13,8
3 Stunden
5,4
49,5
1,5
51,0
30 74 76 7,9
1 bis Stunde
6,3 2 bis i Stunde 166° C
6,6
49,4
1,9
51,3
53 89 97 9,4
Vorstehende Tabclie I zeigt, daß durch den Zusatz von MagnesiuiiT.hydroxyd für die zweite, bei erhöhtem
pH-Wert durchgeführte Bchandlungsstufe eine erhebliche Steigerung der Zellstoff-Festigkeit erreicht
wird. Der Wert der Einreißfestigkeit von 89 bei Ulmenholz ist besonders günstig im Hinblick auf
die kurze Faserlänge dieser Holzart. Beim Bleichen in einem 4-Stufen-Verfahren (1. Stufe 5% CL2;
2.Stufe 2e/»NaOH; 3.Stufe 21VoCLO2, gemessen in
Chlor; 4. Stufe 0,5·/· Hypochlorit) stieg die Einreißfestigkeit auf 100, und der Weißgrad nach General
Electric des gebleichten Stoffes betrug 93,9. Das erfindungsgemäßc
Verfahren zur Gewinnung von Zellstoff zeichnet sich also aus durch hohe Verfahrensausbeute
und durch hohe Festigkeit und einfache Bleichung bis zu hohen Weißgradwerten des gewonnenen
Produktes.
In einer anderen Untersuchungsreihe unter Verwendung von Fichtenholz als Rohstoff ergeben sich
folgende Werte für die Größe »Einreißfestigkeit + V» Berstdruck«, wenn Standardblätter nach einei
Mahlzeit von 50 Minuten in einem Standard-Valley-Mahlwerk hergestellt wurden:
MgO-Zusatz der Z Stufe in »/..
bezogen auf das Holzgewicht
am Ende der
Kochung
Berstdruck + Vs Emreißfestigkeit
Gewöhnliches Magnefit-Verfahren
2stufiges Magnefit-Verfahren
2stufiges Magnefit-Verfahren
1,22
3,09
3,52
4,75
5,80
4,75
5,80
128 133 143
I,
13 OO 822
Versuche haben gezeigt, daß nach dem 2stufigen Sulfitverfahren auf Magnesiumbasis ein Zellstoff gewonnen
wird, welcher sehr leicht bleichbar ist, ähnlich wie der nach dem gewöhnlichen Magnefit-Verfahren
gewonnene Zellstoff. Die Ergebnisse von Bleich',.«·rsuchen sind in Tabellen dargestellt. Diese
Tabelle zeigt, daß bei Hartholzstreifen die Menge des tatsächlich verwendeten Chlors, bezogen auf den
Chlorbedarf, ungefähr die gleiche ist als bei Sulfatzcllstoif,
daß aber die nach dem 2stufigen Verfahren hergestellten Zellstoffe auf sehr viel höheren Weißgrad
gebleicht werden können und daß die gebleichten Stoffe eine geringerc Reversion besitzen und ihre
Viskosität besser beibehalten. Außerdem werden nach dem 2stufigen Verfahren gewonnene Zellstoffe viel
leichter chloriert, und ein hoher Anteil des Bleichmittels kann in Form von Chlor angewendet werden,
was die Bleichkosten herabsetzt. Die Ergebnisse bei der Bleichung von Weichholzstreifen sind ähnlich.
Während nach dem Kraft-Verfahren hergestellte Zellstoffe in dem 4-Stufen-Verfahren nicht auf hohen
Weißgrad gebleicht werden konnten, sondern vielmehr eine Natriumhypochlorit-Vorbleiche erforderten,
können die nach dem erfindungsgemäßen ίο 2-Stufen-Verfahren hergestellten Zellstoffe leicht bis
zu einer niederen Permanganat-Zahl chloriert und in dem 4stufigen Bleichverfahren bis zu einem Weißgrad
nach General Electric von 90 und noch weiter gebleicht werden.
Tabelle II Vergleich der Bleichanforderungen
Hartholz | 2stufigcs erfindungsgemäßes Koch verfahren |
Gewöhnliches Ver fahren nach Kraft mit Fichten- und |
Weichholz | Erfindungsgemäßes 2-Stufen- Verfahren |
|
Gewöhnliches Sulfat- |
mit Ulmenholz | Kiefernholz | Erfindungsgemäßes 2-Stufen-Verfahren |
mit Kiefernholz | |
verfahren | 3,6 | 7,4 | mit Fichtenholz | 11,1 | |
Chlorzahl | 4,4 | 6,9 | |||
Viskosität im unge | 23,7 | 27,1 | 27,2 | ||
bleichten Zustand .. | 21,4 | 24,2 | |||
Natriumhypochlorit- | — | 4,0 | — | ||
vorbleichc in °/o Chlor | — | 3,0 | 3,0 | — | 10,0 |
Chlor (%>) | 3,0 | 2,0 | 2,0 | 6,0 | 2,0 |
NaOH(Vo) | 2,0 | 2,0 | |||
Chlordioxyd | 2,0 | 3,3 | 2,6 | ||
(in °/o Chlor) | 3,3 | 2,0 | |||
Natriumhypochlorit | 0,5 | 1,0 | 0,5 | ||
(0Zo Chlor) | 0,5 | 0,5 | |||
Gesamtbleiche | 5,5 | 11,3 | 13,1 | ||
(in 0Zo Chlor) | 6,8 | 17,4 | 14.6 | 8,5 | 22,6 |
Endgültige Viskosität.. | 12,4 | 94,8 | 88,2 | 20,7 | 93,3 |
Endgültiger Weißgrad.. | 89,6 | 89,6 | |||
Das angegebene 2stufige Magncsiumbisulfit-Kochverfahren
ist besonders als Teil eines einfachen und billigen Kreislaufverfahrens geeignet, bei dem Wärme
und Chemikalien in wirksamer Weise aus der Ablauge des Kochers zurückgewonnen und die zurückgewonnenen
Chemikalien zur Herstellung frischer Kochlauge wieder vereinigt werden. Wie in F i g. 1
dargestellt, wird das Kochverfahren in einem Kocher 10 ausgeführt. In diesem Kocher werden die Holzschnitzel
und die Kochlauge in an sich bekannter Weise eingeführt. Die Kochlauge wird über eine
Pumpe 14 in einem äußeren Wärmeaustauscher 12 indirekt erhitzt. Eine in ihrem Durchsatz regelbare
Zuflußleitung 16 für die Magnesiumhydroxyd-Suspension ist an die Saugseite der Pumpe 14 angeschlossen.
Dadurch ist die Veränderung des pH-Wertes der Kochlauge auf den für die zweite Verfahrensstufe
gewünschten Wert möglich.
Der Inhalt des Kochers 10 wird nach Vollendung des 2stufigen Kochverfahrens durch einen Ausblasefuik
20 in einen Wäscher 18 gegeben. Aus den Wäschern läuft die schwache Ablauge ab und wird
in Mehrkörperverdampfern 22 auf eine Feststoff-Konzentration von 50 bis 70% eingedickt. Die eingedickte
Ablauge wird sodann in das obere Ende einer Chemikalien-Rückgewinnungsanlage 24 zusammen
mit Verbrennungstuft eingesprüht und in Suspension unter Bedingungen verbrannt, unter denen
sich die Verbrennung selbst erhält. Die frischen Verbrennungsgase werden zusammen mit den von ihnen
in Suspension mitgetragenen MgO-Teilchen und mit
dem frei gewordenen SO2 durch einen Dampferzeuger 26 und einen Lufterhitzer 28 mit Sparfeuerung hindurchgeleitet.
Die suspendierte Asche wird in Mehrfachzyklonen 30 abgeschieden und in einen Auffangtank
32 über einen Vakuumfilter 34 in einen Löschtank 36 gebracht. In den Tank 36 wird außerdem
neues MgO hinzugesetzt und Wasser beigemischt, um eine Suspension von Mg(OH)2 zu bilden. Diese Suspension
wird der Zuflußleitung 16 zugeführt.
Bei dem normalen Magnefit-Verfahren reagieren die aus dem Holz entstandenen Säuren bei fortschreitendem
Aufschluß mit Bisulfit und bilden schwefelige Säure. Um zu verhindern, daß die Kochlauge zu
sauer wird, läßt man den Kocher abblasen. Es kann deshalb die aus dem Bisulfit gebildete schwefelige
ίο
Säure Schwefeldioxyd abgeben, welches mit Wasser- ist. Dabei wird zusätzliches SO2 aus den Gasen abdampf
aus dem Kocher ausgetragen wird. Das sorbiert. Die in Suspension befindlichen Laugen-Schwefeldioxyd
kann relativ leicht durch Absorption tröpfchen werden von dem Gasstrom durch Richin
frischer Kochlauge zurückgewonnen werden, nach- tungsänderung und geringe Geschwindigkeit in den
dem der Wasserdampf kondensiert ist Es wird jedoch 5 Tanks 44 und 48 abgetrennt. Lauge aus dem ersten
zusätzliches Schwefeldioxyd während des Abblasens Absorptionssystem verläßt den Sammeltank 44 und
und Waschens verloren, wo es iinit Luft verdünnt kommt über Leitung 50 nach dem Säure-Vorratstank
und nicht leicht wiedergewonnen wird. Magnesium- 58, von welchem sie durch die Venturi-Berieselungsoxyd
oder Hydroxyd kann der L^iiige nach der Tren- anlage 56 zurückgeleitet wird.
nung von dem Zellstoff in dem Wäscher zugeführt io Normalerweise enthält die das primäre Absorpwerden,
um die Abtrennung des SO2 von der Lösung tionssystem verlassende Lauge Magnesiumbisulfit und
während der Verdampfung der Flüssigkeit zu ver- eine kleine Menge an Magnesiummonosulfit. Damindern.
Beim vorliegenden Verfahren werden Ver- durch, daß man einen Teil des zur Ergänzung notluste
von SO2 aus der Lösung nicht nur während der wendigen Schwefeldioxyds aus dem Schwefelbrenner
Endstufe des Kochvorganges vermieden, da eine 15 52 und einem Gaskühler 54 kommend in die Venturiteichte
Rückgewinnung möglich ist, sondern auch düse 56 zusetzt, kann man die Zusammensetzung der
während der Abblas- und Waschstufen, während von dem Tank 58 zurückgeleiteten Lauge steuern,
welcher wegen der Verdünnung mit Luft eine wirt- d. h., man kann eine Lösung bereiten, deren ehe
schaftliche Rückgewinnung äußerst schwierig ist. Er- mische Zusammensetzung annähernd der Formel
fahrungen bei saueren Sulfit-Verfahren auf Magne- 20 Mg(HSO3)2 entspricht. Das zur Erneuerung erfofdersiumbasis,
bei denen die abgetrennte Ablauge im An- liehe SO2, welches notwendig ist, um das System im
schluß an die Zellstoffwaschung vor der Verdamp- Gleichgewicht zu halten, wird direkt in die Leitung
fung neutralisiert wird, haben einen Erneuerungs- eingeführt, in welcher die Verbrennungsgase nach
bedarf von 25 kg Schwefel und 10 kg Magnesium- dem Kühlturm 40 strömen. Der Hauptzweck des
oxyd pro Tonne Zellstoff ergeben. Nach dem vor- 25 Kühlturmes ist der, die heißen Ofengase auf eine
liegenden Verfahren dürfte es möglich sein, den theo- Temperatur von 40° C abzukühlen, d. h. auf eine für
retischen Schwefelverlust von nur 16 kg Schwefel pro die Rückgewinnung von SO2 in dem Venturisystem
Tonne Zellstoff annähernd zu erreichen, der aus geeignete Temperatur. Der Wasserdampf wird aus
einem Magnesiumoxyd-Verlust von 10 kg sich ergibt, dem Gas vorzugsweise vorher kondensiert und nicht
wenn kein SO2 an die Atmosphäre verlorengeht, wie 30 in der ersten Venturi-Berieselungsanlage 42, da die
dies bei den früheren Verfahren der Fall war. Selbst Konzentration der Säure geringer würde. Die in dem
in Fällen, in denen es auf die besondere Festigkeit Kühlturm gewonnene Flüssigkeit läuft der nach der
des Zellstoffes nicht ankommt, bringt die Neutrali- zweiten Venturi-Berieselungsanlage 46 zuriickgeleisierung
in dem Kocher besondere Vorteile bei der teten Flüssigkeit zu. Der Zusatz von Mg(OH)2 in der
Rückgewinnung gegenüber Verfaihren, bei denen die 35 zweiten Venturi-Berieselungsanlage gibt eine Flüssig-Ablauge
neutralisiert wird. keit mit einem pH-Wert von 5,5 bis 6,0, wodurch
Darüber hinaus hat die teilweise Neutralisierung der Verlust an SO2 in dem Vorratsgefäß vermindert
der Kochlauge während des Aufschlußvorganges die wird. Die aus dem Tank 43 kommende Flüssigkeit
vorteilhafte Wirkung, daß gegen Ende der Kochung gelangt nach der Rückführungsleituni, der ersten
gebundenes SO2 in dem Kocher verbleibt, zu einem 40 Venturi-Berieselungsanlage 42 und erhält zusätzlich
Zeitpunkt also, wo es infolge der Reaktion mit dem Mg(OH)2 in kontrollierter Menge zugesetzt, so daß
Lignin und auch infolge von Nebenreaktionen, wie der gewünschte Gehalt an gebundenem SO2 eingez.
B. der Bildung von Thiosulfat, weitgehend ver- stellt wird.
braucht worden ist. Die Beibehaltung von diesem Die Kochsäure wird aus dem Lagerungstank 58 je
SO., in dem Kocher, welches sonst aus ihm entfernt 45 nach Bedarf in den Kocher 10 abgezogen. Die Kochwürde,
stellt eine ausreichend«: Zufuhr von Reagenz säure wird in dem Tank bei der gewünschten Temsicher,
um den Aufschluß bis 1x1 dem gewünschten peratur und im wesentlichen ohne freie schwefelige
Grad durchführen zu können. Säure aufbewahrt. So kann z. B. das Gesamt-SO2
Die gasförmigen Verbrennungsprodukte und das 5,04°/e sein, das gebundene SO2 2,52·/», das lose gefrei
werdende SO2 werden dwrch ein Gebläse38 in 50 bundene und das freie SO2 2,52·/», d.h., es ist in
einen gepackten Gaskühlnngsturm 40 eingeleitet, in Wirklichkeit kein freies SO3 vorhanden,
welchem die hochsteigenden Gase mit einem herab- Bei der Herstellung von chemischem Zellstoff aus
rieselnden Strom von zurückgeleiteter gekühlter Fichte nach dem Magnefit-Verfahren sind ungefähr
Kochlauge, welcher ein Teil des Mg(OH)2-Breies aus 5 kg Magnesiumoxyd für die Herstellung des Bisulfits
dem Tank 36 zugesetzt ist, in !Berührung treten. Es 55 für einen Aufschluß von 100 kg Holzschnitzeln erfortritt
deshalb eine teilweise Absorption des SO2 aus derlich. Annähernd 3 bis 4 kg zusatzliches MgO prc
dem Gasstrom ein. Die aus dem oberen Ende des 100 kg Holzschnitzel sind erforderlich, um die Koch-Kühltunnes
40 austretenden Gase treten durch eine lauge in dem Kocher zu neutralisieren, d. h. der Be-Venturi-Gasberieselungsanlagc42,
einen Sammeltank darf an MgO ist um 60% oder mehr größer als be 44, eine zweite Venturi-Gasberieselungsanlage 46 60 dem einstufigen Magnefit-Aufschlußveifahren. Dii
und schließlich durch einen Zyklonenscbeider48 hin- Rückgewinnung des MgO aus der Zellstoffablauge
durch nach einem Vorratsrauini. In beiden Venturi- ist deshalb bei dem zweistufigen Verfahren von nocl
Gasberieselungsanlagen 42 und 46 treten dfe Gase größerer Bedeutung. Die Neutralisiernng während de
mit versprühter zurückgeleiteter Lauge in Berührung, Kochverfahrens und die Rückgewinnung der Ablaugi
welcher Mg(OH)2 in kontrollierten Mengen zugesetzt 65 stehen deshalb in einem engen Zusammenhang.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von chemischem Zellstoff aus Rohmaterial auf Zellulosebasis,
welches mit einer Magnesiiumbisulfitlösung, die praktisch keine freie schwefelige Säure enthält,
während einer ersten Kochtstufe bei einem pH-Wert im Bereich von 3,0 bis 4,0, gemessen bei
Raumtemperatur, aufgeschlossen wird, in der die hauptsächliche Sulfonierung des Lignins und Auflösung
der Zellulose stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Lösung,
gemessen bei Raumtemperaitur, während der zweiten Stufe der Aufschlußperiode durch Zusatz von
Magnesiumhydroxyd oder -oxyd zur Lösung im Bereich von 4,75 bis 6,5 gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlußtemperatur während
des Zeitraums, in dem ein pH-Wert zwischen 3,0 und 4,0 aufrechterhalten wird, oberhalb
150° C liegt und während der Periode, in der der erhöhte pH-Wert aufrechterhalten wird, erhöht
wird.
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