DE1692857B2 - Verfahren zum herstellen eines cellulosebreis - Google Patents
Verfahren zum herstellen eines cellulosebreisInfo
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Description
6. Verfahren nach einem oder mehreren dei Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dal
der Aufschluß bei Temperaturen oberhalb vor 100° C und das Einlaugen bei Temperaturen unterhalb
von 100° C durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschluß bei einerr
Druck oberhalb einer Atmosphäre und das Einlaugen bei einem Druck von etwa einer Atmosphäre
durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren dei Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da£
der Brei 5 bis 120 Minuten lang bei einer Konsistenz von 1 bis 6%>
einer Alkalikonzentration von 40 bis 150 g/l als scheinbare NaOH und einei
Temperatur von 21 und 82° C in der alkalischen Flüssigkeit eingelaugt wird.
9. Verfahren nach einem oder mehreren dei Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Brei in Gegenwart mindestens eines oberflächenaktiven Stoffes eingelaugt wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der aufgeschlossene Brei vor dem Einlaugen in der alkalischen Flüssigkeit gekühlt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Brei nach der Verdrängung der alkalischen
Flüssigkeit aus dem eingelaugten Brei angesäuert, gewaschen, neutralisiert und gebleicht wird, woei
das Bleichen zunächst mit Chlordioxyd und zuletzt mit Hypochlorit vorgenommen wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Cellulosebrei und insbesondere von
löslichen Holzbreien zur Umwandlung in Rayon und andere Celluloseprodukte.
In der Kunstseidenindustrie besteht ein immer größerer Bedarf an Rayongarnen und Rayonkord mit
größerer Festigkeit, Dauerhaftigkeit und dergleichen Eigenschaften, weswegen die Herstellung von löslichen
Cellulosebreien hoher Qualität bei geringem Preis notwendig ist.
Da die Herstellung von Cellulosebrei zur Umwandlung zu einem wesentlichen Verlust der Celluloseausbeute
führt, der durch die notwendige besondere Behandlungsweise und Veredelung des Cellulosebreis
bedingt ist, und da eine hohe Celluloseausbeute auch für andere Verwendungszwecke des Cellulosebreis,
z. B. zur Papierherstellung, nützlich ist, besteht von Seiten der Industrie ein starker Bedarf
an billigen Cellulosebreien zur Umwandlung, mit denen die Kunstseidenproduzenten maximale Ausbeuten
an Kunstseide mit maximaler Festigkeit, maximalem Ermüdungswiderstand und anderen erwünschten
Eigenschaften erhalten können.
Ein Nachteil eines bisher bekannten Verfahrens zur Celluloscbreiherstellung, gemäß der USA.-Patentschrift
2 047 314, bei dem das Auseanusmaterial
zunächst mit verdünntem und anschließend mit halb- kalien oder Ätzmittel, z. B. Hydroxyde, Sulfide oder
konzentriertem Alkali behandelt wird, wobei in der Carbonate von Natrium, Lithium oder Kalium, entersten
Stufe unter Überdruck und bei 12; bis 135° C halten. Da das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsgearbeitet
wird, besteht darin, daß nicht im Gegen- weise auf das Kraft- oder Sulfatverfahren angewenstrom
aufgeschlossen wird und die verbrauchte 5 det wird, besteht die alkalische Lauge aus Kraftweiß,
Lauge nicht verdrängt und zurückgewonnen wird, das Natriumhydroxyd, Natriumsulfid und Natriumwodurch
die Verfahrenskosten hoch und die Qualität carbonat enthält. Die weiße Flüssigkeit kann mit
des Produktes niedrig gehalten werden. einer anderen Alkalilösung, beispielsweise starker
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Natronlauge, die zu 75 Gewichtsprozent Hydroxyd
lösliche Cellulosebreie herzustellen, die insbesondere io enthält, verstärkt werden. Bei einem bevorzugten
zur Umwandlung verwendbar sind und eine bessere Ausführungsbeispiel wird der Aufschluß ähnlich wie
Qualität und bessere Eigenschaften besitzen, wobei im Verfahren gemäß der USA.-Patentschrift
unter Beibehaltung oder Erhöhung der Kunstseide- 3 097 987 durchgeführt, indem ein Kamyr-Kocher
celluloseausbeute sowie der Rayonfestigkeit und der venvendet wird, indem die Holzschnitzel durch den
Rayonermüdung eine wesentliche Verringerung der 15 Kocher nach unten strömen und mit fortschreitend
Produktionskosten erzielt wird. Gleichzeitig sollen stärkerer, im Kocher nach oben entgegenströmender
die Mercerisation und eine Verringerung der Visko- alkalischer Lauge in Berührung gebracht werden. Bei
sität verhindert und die Entfernung der Hemicellulo- dem Verfahren nach dem obigen Patent wird die
sen und anderer Verunreinigungen gefördert werden, Lauge am Boden der Kraftaufschlußzone zugegeben,
so daß Holzbreie billiger und ergiebiger zu Umwand- 20 und die Schnitzel strömen weiter durch eine Wasch-
!ungsbreiten hoher Qualität verarbeitet werden kön- zone im Kocher nach unten, in der die 1 .auge immer
nen. schwächer wird, bis die Schnitzel den Boden des Ko-Das Verfahren nach der Erfindung ist vor dem chers erreichen, wo Waschwasser zugegeben wird.
Bleichschritt bei allen alkalischen Verfahren an- Außerdem wird die Lauge teilweise im Kreislauf zuwendbar,
bei denen Cellulosefasermaterialien, z.B. 25 rückgeführt.
Holzschnitzel, die organische Stoffe wie Lignin und Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird die
Hemicellulosen enthalten, zur Herstellung eines CeI- stark alkalische Lauge jedoch nicht am Boden der
lulosebreis behandelt werden, und wird vorzugsweise Aufschlußzone, sondern am Boden der Waschzone
bei der Sulfat- oder Kraftzellstoffgewinnung ange- des Kochers zugegeben bzw. eingewaschen, von wo
wendet. Es umfaßt einen Aufschluß und Vorzugs- 30 sie nach oben strömt und die schwarze alkalische
weise auch eine Teilhydrolyse des Cellulosefaserma- Flüssigkeit aus dem Brei verdrängt. Am oberen Ende
terials vor dem Aufschluß. Der Aufschluß kann kon- der Waschzone wird dann die stark alkalische Lauge
tinuierlich vorgenommen werden, indem beispiels- aus dem Kocher entfernt, erhitzt und zum Aufschluß
weise ein Kamyr-Kocher verwendet wird, der in der erneut eingeleitet. Die schwarze Flüssigkeit, die
Februarausgabe 1965 von TAPPI (Technical Asso- 35 schließlich vom oberen Ende der Aufschlußzone ab-
ciation ofe the Pulp and Paper Industry, New York) gezogen wird, enthält etwas im Überschuß zugege-
beschrieben ist. Das Verfahren umfaßt außerdem un- bene Lauge und aus dem Brei gelöste Hernicellulosen
mittelbar nach dem Aufschluß eine Behandlung des und wird einer Aufbereitungsanlage zugeleitet, wo sie
Cellulosebreis, der vom Aufschluß her eine beträcht- konzentriert und gebrannt wird, um die Wärme und
liehe Menge an Alkali in Form einer schwarzen Flüs- 40 Chemikalien für die Anlage wiederzugewinnen. Der
sigkeit enthält. nach dem Einwaschen am Boden des Kochers erhal-
Bei dem auf den Aufschluß folgenden Teil des tene Brei enthält einen weiteren Anteil der zugeführ-
Verfahrens wird der Cellulosebrei mit einer alkali- ten alkalischen Lauge.
sehen Flüssigkeit behandelt, die später zum Auf- Der zweite Schritt nach dem Aufschließen ist das
Schluß verwendet wird. Da die Flüssigkeit nach die- 45 Einlaugen des Breis in der alkalischen Lösung, die
sem Behandlungsschritt aufbereitet und zum Ge- dem Brei während des Einwaschens zugegeben wird
brauch bei Aufschluß und dem auf den Aufschluß und der aufbereiteten Lauge zugesetzt werden kann,
folgenden Verfahrensteil im Rückstrom angewendet Hierbei wird der Brei eine vorgewählte Zeitspanne
wird, wird dieser Verfahrensteil als »Nachbehand- lang bei einer vorgewählten Tempciatur und Alkali
lung« bezeichnet. Das gesamte Verfahren einschließ- 50 konzentration vorzugsweise in einem Einlaug-Bottich
lieh des Aufschlusses verbraucht daher nur wenig Al- gehalten. Diesen Verfahrensschritt nennt man »Ein-
kali (Soda), so daß eine relativ geringe Menge an laugen«. Das Einlaugen kann jedoch auch im Kocher
Aufbereitungsflüssigkeit notwendig und dadurch das selbst durchgeführt werden, indem beim Einwaschen
Verfahren sehr wirtschaftlich ist. die notwendigen Bedingungen hinsichtlich der Tem-
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt außer 55 peratur und der Alkalikonzentration hergestellt wer-
dem Aufschluß drei aufeinanderfolgende Verfahrens- den. Außerdem können beim Einlaugen gewisse
schritte, die zur Beseitigung der schwarzen Auf- oberflächenaktive Mittel zugegeben werden, um das
Schlußflüssigkeit aus dem Brei und zu einer weiteren Entfernen von Verunreinigungen, z. B. Harzen, zn
Veredelung des Breis führen. fördern, die durch die Alkalien allein nicht gelösi
Der erste Schritt nach dem Aufschluß enthält das 60 werden.
Waschen der aufgeschlossenen Schnitzel oder des Der dritte Schritt nach dem Aufschließen bestelv
Breis mit einer alkalischen Lösung, bis die schwarze darin, den Brei derart mit Wasser zu waschen, dal:
Flüssigkeil aus dem Brei verdrängt und entfernt und die alkalische Lauge im Brei, die vom Einlauger
durch eine alkalische Lösung im Brei ersetzt ist. Die- stammt, ausgetrieben, aus dem Brei im Abfluß ent-
se» Verfahrensschritt bezeichnet man mit »Einwa- 65 fernt und durch Wasser ersetzt wird. Dieser Verfah-
sehen«, da die alkalische Lösung in den Brei gewä- rensschritt wird daher mit »Auswaschen« bezeichnet
sehen wird. Die Lauge wird dabei aus dem Brei ausgewaschen
Die alkalische Lösung kann ein oder mehrere Al- indem sie, vorzugsweise über eine Reihe von Wasch
holländern geleitet, im Gegenstrom mit Wasser gewaschen
wird oder indem am Boden der Waschzone im Kocher Wasser zugegeben wird. Die ausfließende
Flüssigkeit beim Auswaschen wird im Rückstrom zu den Einwasch- und Einlaugstufen zurückgeführt und
nach dem Einwaschen zum Aufschließen verwendet.
Ein Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Erzeugung eines verbesserten löslichen
Cellulosebreis, der einen höheren Prozentsatz an Rayon (98,5 bis 99°/o) liefert und für eine höhere
Festigkeit der aus diesem Rayon hergestellte Garne sorgt, wobei die Kosten pro Tonne drei bis vier Dollar
geringer als bei der bisherigen Herstellung ähnlicher Cellulosebreie sind. Das Aufschließen im Gegenstrom
führt zu einer größeren Reinheit, als es bisher möglich war, da das Cellulosematerial mit nach
und nach steigender Alkalikonzentration in Berührung gebracht wird. Beim bekannten Aufschluß, wobei
die Alkalikonzentration stetig abnimmt, besteht eine Neigung zum Wiederabsetzen der Hemicellulosen.
Außer durch die größere Reinheit der Produkte zeichnet sich das Verfahren auch durch eine größere
Wirtschaftlichkeit aus, da die gesamte alkalische Lauge am oder nahe am Boden des Kochers zugegeben
und die Schnitzel gedrückt werden.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß die Permanganatzahl des
Breis dauernd erniedrigt wird, wodurch der Brei leichter bleicht und die Anforderungen an die Bleichmittel,
insbesondere Chlor, geringer sind. Zusammen mit der höheren Gesamtausbeute, die von den Hölzern
erhalten werden, gleichen diese Vorteile die Kosten für das Aufbereiten der Alkalien (Soda) mehr
als aus, das für die Nachbehandlung erforderlich ist. Durch die Nachbehandlung wird schließlich eine
Mercerisierung oder unerwünschte Erniedrigung der Viskosität verhindert.
Da beim erfindungsgemäßen Verfahren die ausfließende Flüssigkeit im Gesamtprozeß wiederverwendet
wird, wird als Kosten verursachendes chemisches Rohmaterial nur das Alkali verbraucht, das
zum Ersatz der mit dem Brei abgehenden Alkalien notwendig ist und das nur einen geringen Anteil, beispielsweise
30 Pfund Soda pro Tonne des fertigen maschinengetrockneten Breis ausmacht.
Das Verfahren nach der Erfindung führt weiterhin zu einer wesentlich besseren Rayonfestigkeit und
Rayonermüdung sowie anderen verbesserten Eigenschaften des Breis, z.B. semer chemischen Analyse
und seinem Gehalt an Rayoncellulose, und schließlich zu einer wesentlichen Erniedrigung der Produktionskosten.
Der erfindungsgemäß behandelte Cellulosebrei wird gemäß einer in Fachkreisen zuweilen mit
»Kraftverfahren mit Vorhydrolyse« bezeichneten Behandlungsart vorzugsweise zunächst einer partiellen
Vorhydrolyse unterworfen und anschließend im gleichen oder einem getrennten Kocher aufgeschlossen.
Die Vorhydrolyse besteht in der Behandlung der vorbereiteten Holzschnitzel in einem Kocher mit Dampf
oder heißem Wasser oder beidem bei erhöhten Temperaturen und Drücken, wobei manchmal eine Säure,
beispielsweise Schwefelsäure, zugegeben wird und wobei in jedem Fall eine partielle Säurehydrolyse
stattfindet, die einen Teil der Hemicellulosen, einschließlich
der Pentosane, und andere Verunreinigungen in den Schnitzeln löslich macht.
Beim Aufschließen (Kochen) durch das Kraftverfahren nach der Erfindung wird dann das Kraft- odei
Sulfatweiß, welches Natriumsulfid, Natriumhydroxyd und Natriumcarbonat enthält, im Kocher in die
Schnitel geleitet, und der Aufschluß wird bei vorgewählter Temperatur (oberhalb von 100° C) und vorgewählten
Drücken in üblicher Weise eine Zeit lang fortgesetzt, wobei jedoch der Aufschluß zum Lösen
des Lignins und anderer Stoffe und zum Herstellen eines Cellulosebreis im Gegenstromprinzip erfolgt.
ίο Die aus dem Aufschluß ausfließende Flüssigkeit isi
schwarz (verbrauchte Aufschlußflüssigkeit) und enthält beträchtliche Mengen an gelösten Holzbestandteilen
und Alkalien.
Die Erfindung wird nun auch an Hand der Abbildüngen ausführlich beschrieben.
Die Erfindung wird nun auch an Hand der Abbildüngen ausführlich beschrieben.
F i g. 1 und 2 sind Strömungsdiagramme, die verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung angeben,
wobei unnötige Einzelheiten, wie Pumpen, Ventile, Meßinstrumente, Registriergeräte usw., weggelas-
sen sind;
F i g. 3 zeigt zum Vergleich ein verwandtes Verfahren.
In der F i g. 1 ist 1 ein Kocher, der aus einem einzigen oder aus mehreren Gefäßen bestehen kann und
der mit Holzschnitzeln oder anderen bekannten zu behandelnden Cellulosematerialien kontinuierlich beladen
wird. Ein bevorzugter Kocher ist das Modell von Kamyr, bei dem in einem Gefäß die Vorhydrolyse,
der Kraftaufschluß und das kontinuierliche Wasehen erfolgt. Die Schnitzel werden bei erhöhten
Temperaturen und Drücken im oberen Teil 2 des Kochers, der Vorhydrolyse-Zone, vorhydrolysiert. Am
unteren Ende dieser Zone 2 werden die Schnitzel mit der nach oben strömenden, von der Kraftaufschluß-Zone
3 kommenden schwarzen Flüssigkeit in Berührung gebracht. Die verbrauchte schwarze Flüssigkeit
und das während der Vorhydrolyse gebildete Hydrolysat werden schließlich gemeinsam durch Filter 4
abgeführt, und der zusammengesetzte Strom wird auf bekannte Weise zur Wiedergewinnung von Wärme
und zur Aufbereitung der Chemikalien zum erneuten Gebrauch behandelt. Die in der Kraftaufschluß-Zone
3 nach unten strömenden Schnitzel treffen auf immer stärker konzentrierte alkalische Lauge, die im
Kocher nach oben strömt. Diese Lauge wird auf die erwünschte Aufschlußtemperatur gebracht, indem sie
am Boden der Aufschlußzone bzw. am oberen Ende der Einwasch-Zone aus dem Kocher in einen Wärmeaustauscher
6 überführt und dann erneut in den Kocher eingeleitet wird. Die erwähnten Zonen sind
Zonen innerhalb des hydraulischen Systems des Kochers und werden voneinander durch Unterschiede in
der Temperatur und der Alkalikonzentration unterschieden.
Wenn die Schnitzel weiter unten in die Einwasch-Zone 5 gelangen, dann wird schwarze Flüssigkeit, die
während des Aufschließens entstanden ist, aus ihnen ausgewaschen und durch starke alkalische Lauge
verdrängt, die am Boden des Kochers 7 zugegeben wird. Da die starke Lauge in die Schnitzel eingewaschen
wird, wird diese unterste Zone des Kochers als Einwasch-Zone bezeichnet. Ein Teil der starken
Lauge strömt im Kocher nach oben, verdrängt schwarze Flüssigkeit aus den Schnitzeln und besorgt
nach dem Erhitzen den Aufschluß der Schnitzel, wobei weiterer Brei und weitere schwarze Flüssigkeit
entstehen. Ein anderer Teil der starken Lauge wird am Boden 8 des Kochers mit den Schnitzern wegge-
führt oder ausgeblasen. Bei diesem Ausstoßen oder schließlich mit der schwarzen Flüssigkeit 17 aus dem
Ausblasen werden die Schnitzel in einzelne Fasern, System aus und werden zur Wärmerückgewinnung
dem Brei, aufgelöst. gebrannt. Zum vollständigen Waschen des Breis kön-
Der Brei wird dann zu einem Einlaug-Bottich 9 ge- nen an die Auswasch-Zone auch zwei oder mehrere
leitet, in dem er mit der alkalischen weißen Flüssig- 5 übliche Saugtrommel-Waschholländer angeschlossen
keit eingelaugt wird, die er in der Einwasch-Stufe werden. Die mit den üblichen Waschern ausgewa-
aufgenommen hat. Zusätzliche aufbereitete weiße schene Flüssigkeit kann als Waschwasser 25 am Bo-
oder alkalische Flüssigkeit 10 kann dem Brei beim den des Kochers verwendet werden. Der gewaschene
Eintritt in den Einlaug-Bottich ebenfalls zugegeben Brei ist dann fertig zum Bleichen,
werden. io Die F i g. 3 zeigt ein Vergleichsbeispiel zum Leiten
Beim Auswasch-Schritt wird die alkalische weiße des Prozesses, der in einem schubweise oder kontinu-
Flüssigkeit mit Hilfe von WaschhoUändem 11, die ierlich betriebenen Kocher durchgeführt werden
aus bekannten Saugtrommeln bestehen können, aus- kann. Holzschnitzel oder anderes zu behandelndes
gewaschen und durch Wasser 12 ersetzt, und die He- Cellulosematerial werden in einen Kocher 121 gege-
micellulosen und andere Verunreinigungen 7 werden 15 ben. Beim schubweisen Arbeiten wird Dampf 122
im Rückstrom mit der verbrauchten weißen Flüssig- zugegeben, und die Schnitzel werden bei erhöhten
keit zur Einwasch-Zone am Boden des Kochers zu- Temperaturen und Drücken vorhydrolysiert. Nach
rückgeströmt. Diese Hemiceilulosen und andere Ver- Beendigung der Vorhydroiyse wird das gebildete Hy-
unreinigungen gelangen schließlich mit der schwär- drolysat bei 123 abgezogen.
zen Flüssigkeit4 aus dem System und werden zum ao Beim nachfolgenden Kraftaufschluß (Fig. 3) wird
Wärmerückgewinn gebrannt. Der gewaschene Brei eine weiße alkalische Flüssigkeit und manchmal auch
ist dann fertig zum Bleichen 13. zusätzlich eine schwächer alkalische schwarze Flüs-
Das in der Fig. 2 gezeigte Verfahren weicht nicht sigkeit bei 124 den vorhydrolysierten Schnitzeln zuwesentlich
von dem Verfahren nach der Fig. 1 ab. gegeben. Bei 122 wird Dampf abgeleitet und die
Hier werden jedoch der Einlaug-Schritt und der Aus- 35 Schnitzel werden bei erhöhten Temperaturen und
wasch-Schritt anstatt in einem getrennten Einlaug- Drücken aufgeschlossen. Nach Beendigung des Auf-Botlich
bzw. in getrennten Waschholländern im unte- Schlusses werden die Schnitzel vom Kocher abgezoren
Teil des Kochers durchgeführt. Wenn die Schnit- gen oder aus ihm ausgeblasen und in einen Bottich
zel nach unten in die Einwasch-Zone einströmen;, 125 gegeben. Beim Ausblasen werden die Schnitzel
dann wird schwarze Flüssigkeit, die in der Auf- 30 in einzelne Fasern bzw. den Brei aufgelöst.
schluß-Zone gebildet wird, aus ihnen ausgewaschen Beim Einwaschen wird die im Brei enthaltene und durch stark alkalische Flüssigkeit nach oben h schwach alkalische schwarze Flüssigkeit mit Waschden Kocher verdrängt, die am Boden der Einwasch- holländern 126, z. B. üblichen Saugtrommeln, ausge-Zone 18 zugegeben wird. Da die stark alkalische waschen, indem sie mit stark alkalischer weißer Flüssigkeit in die Schnitzel gewaschen wird, wird 35 Flüssigkeit 127 ausgetrieben wird, die im wesentlidiese mittlere Zone des Kochers Einwasch-Zone ge- chen die gleiche wie die stark alkalische weiße Flüsnannt. Die Zonen grenzen aneinander an oder gehen sigkeit 124 für den Aufschluß der Schnitzel ist. Die ineinander über, und jede Zone zeichnet sich durci verdrängte schwach alkalische schwarze Flüssigkeit besondere Temperaturen oder Alkalikonzentrationen (vgl. Fig. 3) wird auf übliche Weise zur Wiedergeaus. Die stark alkalische Lösung strömt im Kocher 40 winnung der Wärme und der Chemikalien zu deren nach oben, verdrängt die schwarze Flüssigkeit aus erneutem Gebrauch bearbeitet,
den Schnitzeln und besorgt nach Erwärmung den Der Brei wird dann in einen Einlaug-Bottich 129 Aufschluß der Schnitzel, wobei der Brei und weitere überführt, in dem er mit der alkalischen weißen Flüsschwarze Flüssigkeit entstehen. sigkeit, die er beim Einwaschen aufgenommen hat,
schluß-Zone gebildet wird, aus ihnen ausgewaschen Beim Einwaschen wird die im Brei enthaltene und durch stark alkalische Flüssigkeit nach oben h schwach alkalische schwarze Flüssigkeit mit Waschden Kocher verdrängt, die am Boden der Einwasch- holländern 126, z. B. üblichen Saugtrommeln, ausge-Zone 18 zugegeben wird. Da die stark alkalische waschen, indem sie mit stark alkalischer weißer Flüssigkeit in die Schnitzel gewaschen wird, wird 35 Flüssigkeit 127 ausgetrieben wird, die im wesentlidiese mittlere Zone des Kochers Einwasch-Zone ge- chen die gleiche wie die stark alkalische weiße Flüsnannt. Die Zonen grenzen aneinander an oder gehen sigkeit 124 für den Aufschluß der Schnitzel ist. Die ineinander über, und jede Zone zeichnet sich durci verdrängte schwach alkalische schwarze Flüssigkeit besondere Temperaturen oder Alkalikonzentrationen (vgl. Fig. 3) wird auf übliche Weise zur Wiedergeaus. Die stark alkalische Lösung strömt im Kocher 40 winnung der Wärme und der Chemikalien zu deren nach oben, verdrängt die schwarze Flüssigkeit aus erneutem Gebrauch bearbeitet,
den Schnitzeln und besorgt nach Erwärmung den Der Brei wird dann in einen Einlaug-Bottich 129 Aufschluß der Schnitzel, wobei der Brei und weitere überführt, in dem er mit der alkalischen weißen Flüsschwarze Flüssigkeit entstehen. sigkeit, die er beim Einwaschen aufgenommen hat,
Im unteren Teil der Einwasch-Zone IS werden die 45 eingeiaugl wird. Zusätzlich kann bei 130 aufbereitete
Schnitzel mit der weißen alkalischen Flüssigkeit ein- Lauge oder weiße Flüssigkeit zugegeben werden,
gelaugt, die sie beim Einwasch-Schritt aufgenommen wenn der Brei in den Einlaug-Bottich eintritt,
haben. Der alkalischen Flüssigkeit wird zusätzliche Beim Auswaschen während des Verfahrens nach
Lauge oder weiße Flüssigkeit 23 und Hemicellulo- der Fig.3 wird die alkalische weiße Flüssigkeit mit
sen, die am unteren Ende der Auswaschzone aus 50 HiKe von Waschholländern 131, z.B. normalen
dem Brei ausgewaschen werden, zugegeben. Diese Saugtrommeln, aus dem Brei ausgewaschen, indem
verstärkte Flüssigkeit 20 wird in einem Wärmeaus- sie durch Wasser 132 verdrängt wird, und die Hemi-
tauscher 26 (vgl. F i g. 2) abgekühlt und zurück in cellulosen und anderen Verunreinigungen werden
den Kocher gegeben, wo sie nach oben durch die mit der verbrauchten weißen Flüssigkeit teils zum
Einwasch-Zone strömt. .55 Kocher und teils zurück durch die Einwasch-Stufe
Beim Auswasch-Schritt wird die alkalische weiße rezirkuliert.
Flüssigkeit in der Auswasch-Zone 24 (Fig.2) am Das Verfahren nach den Fig. 1 und 2 bewirkt geBoden
des Kochers 24 aus dem Brei ausgewaschen, genüber dem Verfahren nach der F i g. 3 einen weindem
sie mit Wasser 25 verdrängt wird, und die He- sentlichen Fortschritt Es wird mindestens ein Satz
micellulosen und andere Verunreinigungen werden βο von WaschhoUändem eingespart, die alkalische Flüsmit
der verbrauchten weißen Flüssigkeit zum Abküb- sigkeit besser ausgenutzt, und die Reinheit des Breis
len durch den Wärmeaustauscher rezirkuliert und wird verbessert, da die Schnitzel beim Aufschließen
dann am nächst höheren Niveau in die Einwasch- mit zunehmend stärkerer alkalischer Flüssigkeit in
Zone des Kochers gegeben. Die einzelnen Zonen Berührung gebracht werden. Beim Verfahren nach
grenzen aneinander an bzw. gehen ineinander über, 65 der F i g. 2 können außerdem der Einlaug-Bottich
und jede Zone zeichnet sich durch besondere Tempe- und einige weitere Waschholländer wegfallen,
raturen und Alkalikonzentrationen aus. Die Hemicel- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind im lulosen und andere Verunreinigungen strömen folgenden zwei Beispiele angegeben.
raturen und Alkalikonzentrationen aus. Die Hemicel- Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind im lulosen und andere Verunreinigungen strömen folgenden zwei Beispiele angegeben.
Unter Anwendung des Verfahrens nach der F i g. 1 weiden Gummi-Baumschnitzel in einem kontinuierlich
betriebenen Kocher 60 Minuten lang bei einem Druck von 7,35 kg/cm- entsprechend einer Temperatur
von 171,7° C vorhydrolysiert.
Am unteren Ende der Vorhydrolyse-Zone werden die Schnitzel mit schwach alkalischer schwarzer
Flüssigkeit in Berührung gebracht, die im Gegenstrom zu den Schnitzeln im Kocher nach oben
strömt. Die schwarze Flüssigkeit und das während der Hydrolyse gebildete Hydrolysat werden durch
die Filter 4 abgezogen, und die Wärme und die Chemikalien werden auf bekannte Weise aus der Mischflüssigkeit
wiedergewonnen.
Die Schnitzel brauchen zum Durchströmen der Kraftaufschlußzone, die auf einer Temperatur von
etwa 166,2" C gehalten wird, etwa 2 Stunden. Beim Herabströmen im Kocher werden Bestandteile, die
nicht aus Cellulose bestehen, durch die zunehmend stärkere alkalische Aufschlußflüssigkeit abreagiert
bzw. verdrängt, die ihre maximale Konzentration am unteren Ende der Aufschlußzone mit etwa 60 g aktivem
Soda (Na2O) pro Liter erreicht. Die Temperatur wird dadurch gesteuert, daß relativ kalte alkalische
Flüssigkeit am oberen Ende der Einwasch-Zone abgezogen, erhitzt und wieder in den Kocher eingeführt
wird.
Am Boden des Kocher wird starke alkalische weiße Flüssigkeit zugegeben, deren Soda-Konzentration
einer scheinbaren NaOH-Konzentration von etwa 110 g/l entspricht und die sich auf einer Temperatur
von etwa 48,9 C befindet. Ein Teil dieser Flüssigkeit strömt im Kocher nach oben und verdrängt
die schwächere schwarze Flüssigkeit. Ihre Temperatur nimmt stetig zu. Am oberen Ende der
Einwaschzone schließlich wird sie abgezogen und auf die Aufschlußtemperatur von etwa 166,2° C gebracht.
Die schwarze Flüssigkeit wird in die Gewinnungszone geleitet, wie bei 4 dargestellt (Fig. 1). Die
Bezugsziffer 4 bezeichnet Filtereinrichtungen.
Der andere Teil dieser stark alkalischen weißen Flüssigkeit wird mit dem Brei aus dem Kocher ausgestoßen.
Aufbereitete weiße Flüssigkeit wird bei 10 in einer Menge von 524,1 kg an aktivem Soda (als
Na2O) pro Tonne des luftgetrockneten fertigen Breis
bei 0.11kg aktivem Sodr (Na0O) pro Liter weißer
Flüssigkeit in einem Volumen von 5121,1 l/Tonne des lufttrockenen Breis eingeleitet.
Der Brei wird in den Einlaug-Bottich 9 eingeleitet, in dem seine Temperatur zeitlich derart eingestellt
wird, daß der Brei eine Stunde lang bei einer Temperatur von 48,9° C gehalten wird. Die Volumina und
Konzentrationen im Bottich 9 werden derart eingestellt, daß der Brei eine Konsistenz von etwa 3 °/o besitzt
und die Soda-Konzentration als scheinbares NaOH 120 g/l beträgt.
. Der Brei aus dem Einlaug-Bottich 9 wird dann zusammen
mit Waschwasser 12 über Waschholländer 11 geleitet.
Unter Anwendung des Verfahrens nach der F i g. 2
werden Gummibaumschnitzel in einem kontinuierlich betriebenen Kocher bei einem Druck von
7,35 kg/cmä entsprechend einer Temperatur von 171,6 C 60 Minuten lang vorhydrolysiert.
Am unteren Ende der Vorhydrolyse-Zone werden die Schnitzel mit schwach alkalischer schwarzer
Flüssigkeit in Berührung gebracht, die, im Gegenstrom zu den Schnitzeln, im Kocher nach oben
strömt. Diese schwarze Flüssigkeit und das während der Vorhydrolyse entstehende Hydrolysat werden
ίο durch Filter 17 abgezogen, und auf bekannte Weise
werden Wärme und Chemikalien aus der Mischflüssigkeit wiedergewonnen.
Die Schnitzel brauchen etwa 2 Stunden, um durch die auf etwa 166,2° C gehaltene Kraflaufschluß-Zone
zu strömen. Beim Strömen der Schnitzel durch die Kocher werden die nicht celluloseartigen Bestandteile
durch die zunehmend stärkere alkalische Aufschlußflüssigkeit abreagiert bzw. verdrängt. Die
Aufschlußflüssigkeit besitzt am Boden der Aufschlußzone
mit etwa 60 g aktivem Soda (Na0O) pro Liter ihre maximale Konzentration. Die Temperatur
wird durch Abziehen relativ kalter Lauge aus dem oberen Teil der Einwasch-Zone durch Erhitzen derselben
und durch erneutes Einleiten derselben in den Kocher gesteuert.
Am Boden der Einwasch-Zone werden die Schnitzel mit der Waschflüssigkeit in Berührung gebracht,
die, im Gegenstrom zu den Schnitzeln, im Kocher nach oben strömt. Die Waschflüssigkeit enthält Al-
kali, das in der Auswaschzone aus den Schnitzeln ausgewaschen wird. Die Temperatur wird auf
48,9° C eingestellt, indem vom oberen Teil der Auswasch-Zone die Waschflüssigkeit abgenommen, abgekühlt
und erneut in den Kocher 20 eingeleitet wird.
Bei 23 wird aufbereitete weiße Flüssigkeit in einer Menge von 524,1 kg aktiver Soda pro Tonne des
lufttrockenen fertigen Breis bei 0,11 kg aktivem Soda
(Na2O) pro Liter weißer Flüssigkeit in einem Volumen von 5121,1 l/Tonne des lufttrockenen Breis eingeleitet.
Wenn diese verstärkte und abgekühlte Flüssigkeit erneut in den Kocher gegeben wird, dann erreicht
die Soda-Konzentration in den Schnitzeln etwa 120 g/l an scheinbarem NaOH. während die Temperatur
etwa 48,9 ~ C beträgt. Diese Flüssigkeit strömt
im Kocher nach oben und verdrängt die schwächere schwarze Flüssigkeit. Ihre Temperatur nimmt schrittweise
zu. Die Flüssigkeit wird dann am oberen Ende der Einwasch-Zone abgezogen, auf die volle Aufschlußtemperatur
von etwa 166,2° C gebracht und in
gleicher Höhe erneut in den Kocher eingeleitet.
Anstatt wie im Beispiel 1 und in der F i g. 1 einen getrennten Einlaug-Bottich zu verwenden, wird hier
im unteren Teil der Einwasch-Zone des Kochers eine ausreichende Stehzeit zum Einlaugen bei einer Tem-
peratur von etwa 48,9° C und einer Soda-Konzentration von 120 g/l an scheinbarem NaOH vorgesehen.
Am Boden des Kochers wird bei 25 (F i g. 2) Wasser zugegeben. Ein Teil davon strömt im Kocher
nach oben und verdrängt die stark alkalische Flüssigkeit und die Hemicellulosen. Der restliche Teil wird
mit dem Brei vom Kocher bei 21 abgegeben.
Durch Erhöhung der Vorhydrolysedauer nimmt zwar der Anteil an beständigen Pentosanen (Hemicellulosen)
im Brei, doch gleichzeitig auch die Gesamt-
ausbeute des erfindungsgemäß behandelten Breis ab, da wahrscheinlich ein hydrolytischer Abbau der Cellulose
stattfindet Da die Rayonfestigkeit durch zu lange Vorhydrolysedauer ebenfalls abnehmen kann,
sollte die Vorhydrolysedauer mit Rücksicht auf die erwünschten Ergebnisse, d. h. optimale Verringerung
des Pentosangehaltes einerseits und hydrolytischen Abbau und verringerte Ausbeute andererseits, eingestellt
werden. Dabei hängt die Dauer der Vorhydrolyse natürlich von der Art und den Eigenschaften der
behandelten Schnitzel ab.
Bei der Nachbehandlung nach dem Beispiel 1 und der F i g. 1 werden in jeder Wasch-Stufe Volumina
des Waschwassers und Volumina der Verdrängung verwendet, die dem 1,1- bis l,5fachen Volumen der
Flüssigkeit entsprechen, die dem Brei bei einer Konsistenz von 12 0Zo verbleibt. Dies kann beim Betrieb
der Anlage eingestellt werden und sollte so gewählt sein, daß die Sodaverluste und die Anforderungen an
die Aufbereitung so gering wie möglich sind. Wenn das Volumen der Verdrängung zu groß ist, dann ist
die den Verdampfern zugeführte Menge an Soda und die zum Aufbereiten erforderliche Menge an frischer
weißer Flüssigkeil größer als notwendig, da ein Überschuß an weißer alkalischer Flüssigkeit die zum
Verdrängen der schwarzen Flüssigkeit in der Einwasch-Stufe benötigt wird, oben als ausfließende
Flüssigkeit zur Aufbereitungsanlage 4 abgeführt werden muß. Wenn das Volumen der Verdrängung zu
klein ist, dann können die Sodaverluste im Brei übermäßig groß werden, weil es nicht vollständig verdrängt
und in der Auswaschstufe wiedergewonnen wird.
Bei der Behandlung im Einlaug-Bottich 9 wird eine Konzentration von 120 g/l an scheinbarem
NaOH bei 48,9° C für etwa eine Stunde bevorzugt, doch kann die Einlaug-Zeit zwischen 5 und 120 Minuten
schwanken. Die Einlaug-Temperaturen können zwischen 12,1 und 82,2° C liegen.
Bei höheren Temperaturen sind höhere Konzentrationen der Einlaug-Flüssigkeit notwendig, die zwischen
50 und 150 g/l an scheinbarem NaOK betragen können. Schließlich sollte die Konsistenz des
Breis während des Einlaug-Schrittes zwischen 1 und 6° η und vorzugsweise bei 3% liegen. Alle genannten
Größen sind jedoch nicht kritisch. Beim Einlaugen nach dem in der Fig.2 beschriebenen Verfahren 2
liegt die Betriebskonsistenz bei 16 %. Ein stark wäßriges
Älzniittel (25 Gewichtsprozent NaOH) kann zur
Stärkung der weißen Flüssigkeit verwendet werden, die zum Nachbehandeln dient und ist auch ein Mittel
zum schnellen Steuern der Alkali-Konzentration während des Einlaugens, wenn Störungen auftreten.
Das starke Ätzmittel kann eine Konzentration von 10 bis 75 Gewichtsprozent NaOH aufweisen.
Die beim Einlaugen verwendeten Temperaturen und Konzentrationen hängen von verschiedenen
Größen ab, beispielsweise von der maximalen in der frischen weißen Flüssigkeit nützlichen Konzentration
der minimal zulässigen Konzentration in der regenerierten Aufschlußflüssigkeit, der minimal möglichen
Temperatur beim Einlaugen und der Wirksaiukeit
der Verdrängung auf den Waschholländern. Im zillgemeinen
wird ein Cellulose-Gehalt von 98,5 % (gebleicht) erhalten, wenn nur die Konzentration in g/l
an scheinbarem NaOH und die Temperaturen in °C numerisch gleich sind, d. h. zum Beispiel 120 g/l bei
48,9" C (In Celsiusgraden beträgt demnach die Temperatur,
die den Konzentrationswerten entspricht, -ψ
des um 32 verminderten numerischen Wertes der Konzentration in g/l).
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Breie bleichen außerdem zu einer größeren
Helligkeit als die üblichen Breie.
Ein weiterer Unterschied ist der, daß sich beim erfindungsgemäßen Verfahren die Permanganatzahl des Breis beständig erniedrigt, d. h., der Brei bleicht leichler und die Anforderungen an die Bleichmittel, insbesondere Chlor, werden geringer. Zusammen mit der vergrößerten Gesanitausbeute, die von den Hölzern erzielt wird, gleichen diese Vorteile die Kosten für die notwendige Aufbereitung der Alkalien (Sod;i) mehr als aus.
Ein weiterer Unterschied ist der, daß sich beim erfindungsgemäßen Verfahren die Permanganatzahl des Breis beständig erniedrigt, d. h., der Brei bleicht leichler und die Anforderungen an die Bleichmittel, insbesondere Chlor, werden geringer. Zusammen mit der vergrößerten Gesanitausbeute, die von den Hölzern erzielt wird, gleichen diese Vorteile die Kosten für die notwendige Aufbereitung der Alkalien (Sod;i) mehr als aus.
Wegen der geringeren Anforderungen beim anschließenden Bleichen können die nachbehandelten
Cellulosebreie bei gleichzeitiger merklicher Verbesserung der Rayonfestigkeii und der Rayonermüdung in
wirtschaftlicher Weise bis zu einer hohen Helligkeit und Sauberkeit gebleicht werden, indem der Chloricrungs-Schritt
und die anschließende Älzmittel-Extraktion weggelassen werden und ein Minimum an
Hypochlorit verwendet wird und statt dessen ein oder mehrere Behandlungsstufen mit Chlordioxyd
zur Reinigung des Breis angeschlossen werden. Durch ein solches Bleichverfahren kann die Qualitüi
nicht nachbehandelter löslicher Breie zwar ebenfalls verbessert werden, doch können wegen der erhöhten
Anforderungen an die Bleichmittel im Vergleich zur Bearbeitung nachbehandelter Breie die Kosten übermäßig
hoch sein, und der Brei wird auch nicht auf die gleiche Helligkeit und Sauberkeit gebleicht.
Bei einem Ausführungsbeispiel hierfür wird der nachbehandelte Brei bei einem pH-Wert von 3,1 und
einer Konsistenz von 3 0Z0 40 Minuten lang einer Säurebehandlung
unterzogen. Der Brei wird dann auf einer Saugtrommel gewaschen und mit Lauge neutralisiert.
Der Brei wird anschließend mit etwa 0,4 0Zo Chlordioxyd,
bezogen auf den Brei, bei einer Konsistenz von 10,0% und einer Temperatur von etwa 65,60C
190 Minuten lang gebleicht und anschließend gewnschen.
Es folgt eine etwa 70 Minuten dauernde Extraktion des Breis mit etwa 0,2° 0 Natriumhydroxyd, bezogen
auf den Brei, bei einer Konsistenz von etwa 10,0 °/o und einer Temperatur von 82,2 0C, worauf
der Brei gewaschen wird.
Als nächster Schritt folgt eine 190 Minuten dauernde Bleiche mit etwa 0,1 °/o Chlordioxid, bezogen
auf den Brei, bei einer Konsistenz von 10,0 °/o und bei einer Temperatur von 71,1° C, worauf der
Brei gewaschen wird.
Schließlich folgen im Bedarfsfall noch Hypochlorit-Stufen, um die endgültige- Viskosität zu steuern,
worauf der Brei mit Schwefeldioxyd 45 Minuten lang
bei 48,9° C und einer Konsistenz von 6,5 % auf einen pH-Wert von 2,9 gebracht wird. Der gebleichte
Brei wird schließlich gewaschen und ist zur Weiterverarbeitung fertig.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines löslichen Cellulosebreis, bei dem Cellulosefasermaterial,
das Lignin und Hemicellulosen enthält, vorzugsweise nach einer Vorhydrolyse, durch Abwärtsleiten
im Gegenstrom zu aufwärts strömender alkalischer Aufschlußflüssigkeit durch eine Aufschlußzone
mit alkalischer Flüssigkeit kontinuierlieh aufgeschlossen, die verbrauchte alkalische
Flüssigkeit abgezogen und gewonnen und der aus der Aufschlußzone erhaltene Brei zur Entfernung
der Hemicellulosen mit Alkali eingelaugt wird, wobei die alkalische Flüssigkeit eine höhere Alkalikonzentration
als die Aufschlußflüssigkeit besitzt, und anschließend zur Entfernung des Alkalis
mit Wasser gewaschen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den zuvor aufgeschlossenen
Brei nacheinander in eine alkalische Waschzone, eine Einlaugzone und eine Waschzone
mit Wasser als Waschflüssigkeit leitet, daß man die alkalische Flüssigkeit am Boden der alkalischen
Waschzone im Gegenstrom zu dem Brei einführt, daß die alkalische Flüssigkeit, die
die Aufschlußflüssigkeit von dem aufgeschlossenen Cellulosebrei verdrängt, von dem Brei am
oberen Ende der Alkaliwaschzone abgezogen und mindestens ein Teil der abgezogenen Flüssigkeit
anschließend auf die Aufschließtemperatur erhit7t und in die Aufschließzone eingeführt wird,
daß die alkalische Flüssigkeit zuerst dazu verwendet wird, um den aufgeschlossenen Brei einzulaugen,
anschließend von dem eingelaugten Brei durch Wasser verdrängt wird, drittens dazu
verwendet wird, um die verbrauchte Arbeitsflüssigkeit aus dem aufgeschlossenen Brei zu verdrängen,
und viertens zum Aufschließen des CeI-lulosefasermaterials verwendet wird und daß das
Verdrängen der alkalischen Flüssigkeit von dem eingelaugten Brei, das Verdrängen der verbrauchten
Flüssigkeit durch die alkalische Flüssigkeit von dem aufgeschlossenen Brei und das
Einlaugen des aufgeschlossenen Breis in der alkalischen Flüssigkeit mehrfach nacheinander durchgeführt
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die alkalische Flüssigkeit nach ihrer Verwendung zum Verdrängen von verbrauchter
Aufschlußflüssigkeit aus dem aufgeschlossenen Brei in der Waschzone zum Aufschließen
des Cellulosefasermaterials verwendet oder zur Einlaug-Stufe zurückgeströmt oder teils
zum Aufschließen verwendet und teils zur Einlaug-Stufe zurückgeströmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der alkalischen Flüssigkeit
vorzugsweise während des Einlaug-Schrittes aufbereitete alkalische Flüssigkeit zugegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufbereitete Flüssigkeit
75 Gewichtsprozent eines Alkali enthält.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufschließen, das Verdrängen der verbrauchten Aufschlußflüssigkeit und vorzugsweise das
Verdrängen der alkalischen Flüssigkeit aus dem eingelaugten Brei in benachbarten Zonen in
einem hydraulischen System durchgeführt wird wobei jede Zone von einei benachbarten Zon<
durch andere Temperaturen und Alkalikonzen trationen unterschiedlich ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEJ0032567 | 1966-12-21 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1692857A1 DE1692857A1 (de) | 1972-04-13 |
DE1692857B2 true DE1692857B2 (de) | 1973-02-15 |
DE1692857C3 DE1692857C3 (de) | 1973-09-13 |
Family
ID=7204506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19661692857 Expired DE1692857C3 (de) | 1966-12-21 | 1966-12-21 | Verfahren zum Herstellen eines Cellulosebreis |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU429372B2 (de) |
DE (1) | DE1692857C3 (de) |
-
1966
- 1966-12-21 DE DE19661692857 patent/DE1692857C3/de not_active Expired
- 1966-12-22 AU AU15663/66A patent/AU429372B2/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1692857A1 (de) | 1972-04-13 |
AU429372B2 (en) | 1972-10-23 |
AU1566366A (en) | 1968-06-27 |
DE1692857C3 (de) | 1973-09-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |