DE1692857B2 - Verfahren zum herstellen eines cellulosebreis - Google Patents

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.

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,

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.

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

Unter Anwendung des Verfahrens nach der F i g. 2 werden Gummibaumschnitzel in einem kontinuierlich betriebenen Kocher bei einem Druck von 7,35 kg/cm^ä 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.

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)

Patentansprüche:

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.