DE2445523A1

DE2445523A1 - Verfahren zur herstellung von zellstoff

Info

Publication number: DE2445523A1
Application number: DE19742445523
Authority: DE
Inventors: Reinhold Schadler
Original assignee: Papierwerke Waldhof Aschaffenburg AG
Current assignee: PWA Papierwerke Waldhof Aschaffenburg AG
Priority date: 1974-09-24
Filing date: 1974-09-24
Publication date: 1976-04-01
Also published as: AT351358B; GB1527607A; SE7510677L; DK141450C; FI752659A; FI59629C; DK425975A; FR2286233A1; NO147390C; LU73439A1; NO147390B; IT1056128B; FR2286233B1; US4141787A; NO753228L; DK141450B; IE42219L; SE421713B; FI59629B; ATA728875A

Description

Verfahren zur Herstellung von Zellstoff

Gegenstand der Erfindung ist ein "Verfahren zur Herstellung von Zellstoff aus Hadel-und Laubhölzern, das sich im Vergleich zu "bekannten Verfahren durch eine den einzelnen Reaktionsschritten in Bezug auf Chemikalienangebot und physikalische Bedingungen angepaßte Reaktionsführung und vergleichsweise verringertes Chemikalienangebot auszeichnet.

Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Zellstoff "bekannt: Das gemeinsame Prinzip "besteht darin, Holz in Form von Hackschnitzeln in Druckgefäßen mit solchen Re akt ions lösung en "bei Wärme und Druck zu behandeln, daß die Lignin-und Hemicellulosenbestandteile soweit aufgelöst werden, daß man einzelne Fasern erhält. Bei diesen sogenannten Einstufenverfahren können nur einige Reaktionsparameter, wie Temperatur und Druck im zeitlichen Verlauf reguliert werden, während der Chemikalienbedarf vorgegeben ist und die Zusammensetzung der Aufschlußflüssigkeit durch den

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Ablauf von Aufschlußreaktionen, von außen unkontrolliert sich ändern kann. Durch theoretische Untersuchungen der aus mehreren Teilreaktionen komplex zusammengesetzten Aufschlußvorgänge erkannte man Ansatzpunkte für eine Variation der Aufschlußbedingungen, um kürzere Kochzeiten, höhere Ausbeuten oder bestimme Zellstoffeigenschaften erzielen zu können. Es wurde beispielsweise vorgeschlagen, beim sauren Mfschlußverfahren flüssiges Schwefeldioxid zu einem geeignetem Zeitpunkt des Aufschlußes einzubringen, wobei aber die Menge und die günstigsten Bedingungen nicht angegeben wurden. Ferner wurden Vorschläge bekannt, die Hackschnitzel vor dem eigentlichen Aufschluß bei niedrigerer Temperatur, zum Beispiel unter 1oo°0 zu imprägnieren, Eine technische Verwertung ist aber infolge des hohen Zeitbedarfes und Abfall der Ausstoßleistung des Kochers bisher noch nicht bekannt geworden.

Es sind auch Verfahren bekannt, die unter der Bezeichnung "Zwei- oder Mehrstufenverfahren" zusammengefasst werden. Das Prinzip besteht im allgemeinen darin, die älteren Einstufenaufschlußverfahren von Holz oder anderen zellstoffliefernden Pflanzen so zu modifizieren, daß die Aufschlußzeit verkürzt wird oder daß man Zellstoffe höherer Qualität erhält. Dazu werden während des Kochungsverlaufes die Aufschlußflüssigkeiten abgezogen und durch neue ersetzt, wobei man sowohl die Art wie auch die Konzentration der Aufschlußohemikalien ändern kann. Eine Variation von Temperatur und/oder Druck kann dabei mit verbunden sein, stellt im allgemeinen aber kein ausschließliches Kriterium für einen Zwei-oder Mehrstufenprozeß dar.

Es sind hauptsächlich zwei Arten von Zweistufenverfahren zu unterscheiden: Bei alkalischen Aufschlußprozessen als erste Art liegt das wirksame Prinzip hauptsächlich in einer Veränderung der Chemikalienkonzentration. Bei den Sulfitverfahren als zweite Art wird dagegen meist der Säuregrad in den einzelnen Stufen geändert. Dazwischen

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gibt es eine Reihe von Übergängen und Kombinationen, zum Beispiel einer sauren Vorstufe mit einer nachfolgenden alkalischen Stufe bzw. auch umgekehrt. In Bezug auf die Regeneration der verbrauchten Aufschlußflüssigkeiten sind diese Verfahren mehr zu den alkalischen Verfahren zu rechnen, da die praktische Ausführung an die Verwendung von Natrium als Base gebunden ist. Im Gegensatz dazu wendet man für die Sulfitverfahren außer Natrium auch Ammonium, Magnesium oder Mischungen an.

Bei den hier näher zu betrachtenden Sulfitverfahren mit zwei oder mehreren Stufen sind in der technischen Anwendung zwei Untergruppen zu unterscheiden: Das Kennzeichen der ersten Untergruppe besteht darin, daß man mit einer verringerten Azidität vorkocht, um eine vorzeitige Hydrolyse zu vermeiden und anschließend den Säuregrad erhöht; bei der zweiten Untergruppe kominiert man eine saure Vorkochung mit einer alkalischen Nachstufe. Durch den Wechsel von sauer zu alkalisch gewinnt man dabei besondere Vorteile, die sich in der Reinheit und Qualität des gewonnenen Zellstoffs abzeichnen.

Zur ersten Untergruppe sind Natriumsulfitverfahren als Beispiel anzuführen, wobei in der ersten Stufe bei pH-Werten zwischen 6 und 8 mit praktisch reinem Natriumsulfit bei einem !Flottenverhältnis 1:3 innerhalb von zwei Stunden von 2o auf ca 110⁰C angekocht und anschließend zwei weitere Stunden auf dieser Temperatur gehalten wird. Nach Abziehen etwa eines Drittels der Aufschlußflüssigkeit wird dieser Volumenanteil durch Wasser ersetzt und danach der Kocherinhalt mit Schwefeldioxid aufgegast, so daß man einen pH-Wert von 1,5 bis 1,8 erreicht. Anschließend wird die Temperatur von 11o auf 135°C innerhalb von 1o5 min angehoben und bei 135° C fertig aufgeschlossen, wozu man 8o bis 28o min benötigt. In einer VerfahrensVariante kann man auch die zugesetzte Menge von Schwefeldioxid vermindern, bis etwa ein pH-Wert von ¹A- erreicht ist und dann kompensiert man den geringeren Säuregrad durch eine

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höhere Aufschlußtemperatur. Die zweite Kochstufe wird zum Beispiel nach einer Temperaturerhöhung von 11ο auf 165°C innerhalb von 1o5 min bei einer Aufschlußtemperatur von 165° über eine Zeitdauer von 6o bis 18o min durchgeführt«, Dabei sinkt der pH-Wert infolge von hydrolytischen Reaktionen von 4 auf 3₅5 "bis 2,7 ab. Die Ausführung ist an die Verwendung von Natrium als Base gebunden, da Ammonium Nebenreaktionen eingeht und Calcium wie auch Magnesium bei diesen pH-Werten in der ersten Stufe von 8 bis 6,5 nicht genügend löslich sind.

Für die spezielle Anwendung von Magnesium wurde eine Modifizierung bekannt, die darin besteht, daß in der ersten Stufe bei einem pH-Wert von .6 und einem Flottenverhältnis von 5^;1 mit Magnesiumsulfit innerhalb von 15 min von 7o auf 8o C erwärmt und anschließend in 4 Stunden auf 15o° hochgekocht wird. Etwa 2/5 der Aufschlußflüssigkeit wird dann abgezogen, so daß ein Flottenverhältnis von J:1 entsteht. Man setzt Schwefeldioxid zu, um einen pH-Wert 4- zu erreichen und schließt durch weiteres Erhitzen bei 15o° für 16o bis 315 min auf. Die Gesamtkochzeit beträgt zwischen 4-15 und 57° min. Der pH-Wert fällt dabei von 4- auf 3,5 bis 3,9 ab. Eine Besonderheit des Magnesiumverfahrens besteht darin, daß man entweder das Holz oder die Aufschlußflüssigkeit in Umpumpsystem bei schwerlöslichem Mangesiumoxid oder hydroxid beladen kann, das bei ausreichendem Säuregrad in Lösung geht und dadurch eine Verschiebung des pH-Wertes bewirkt.

Dieses als "Zweistufen-Neutral-Frozeß" bezeichnete Verfahren liefert Zellstoffe, die sich durch einen hohen Cellulose-und geringen Hemicellulosgehalt auszeichnen. Ferner ist eine langsamere Mahlentwicklung und eine höhere Weiterreiß-und Berstfestigkeit sowie hohe Opazität charakteristisch. Im Gegensatz dazu liefert der "Zweistufen-Sauer-Proseß" Zellstoffe eines geringeren Cellulosegehaltes mit höheren Hemicelluloseanteilen. Die technische Entwicklung verlief dann in der Weise, daß man beim Übergang von den bisherigen "Ein-" zu den

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"Zwei- und Mehrstufenverfahren" von der "bis zum Ende der 5oer Jahre fast überall ausschließlich gebräuchlichen Oalcium-Base aus technischen Gründen abgehen mußte und neue Anlagen baute, die mit Natrium oder Ammonium als Base arbeiteten. Es waren damit Neuanlagen oder große Umbauten und Umstellungen im Betrieb erforderlich, da diese Basen, wie übrigens auch Magnesium, eine ganz andere Säurebereitung und Regenerierung erforderten. Durch diese technischen Entwicklungen wurden Voraussagen bestätigt, daß eine erfolgreiche Betätigung auf dem Gebiet der "Zwei-oder Mehrstufenkochung" nur mit löslichen Basen möglich sei.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß eine Reihe von Sulfit-Zweistufen-Verfahren zum Stand der Technik gehören und daß entsprechende Angaben auch in Handbüchern über die Zellstofftechnologie zu finden sind. In diesen wird übereinstimmend hervorgehoben, daß "Zweioder Mehrstufenverfahren" an die Verwendung von löslichen Basen wie Natrium, Ammonium und bedingt an Magnesium gebunden sind. Es sind zum Beispiel in einem führenden Kompendium c der Zellstofftechnologie folgende Lehrsätze zu finden, daß "auf alle Fälle deutlich erkennbar ist, daß ein Zweistufenaufschluß eine lösliche Base erfordert, da (wie z.B. bei Calcium) ein unlösliches Metallsulfit in der ersten Anfangsstufe ausfallen würde. Natrium wie auch Ammonium werden angewendet. Dabei gibt Ammonium etwas weniger gute Ergebnisse infolge von Nebenreaktionen des Ammoniaks oder des Ammoniumions. Magnesium befriedigt auch in einigen Fällen, aber es ist weniger bei höheren pH-Werten geeignet, wenn man nicht eine übersättigte Lösung oder eine Aufschlämmung anwendet, Der pH-Wert der Anfangsstufe ist Gegenstand von Biskussionen gewesen. Die untere Grenze scheint bei etwa pH-Wert 4- (gemessen bei Zimmertemperatur) zu liegen bzw. dem pH-Wert einer reinen Bisulfitlösung. Unterhalb dieses pH-Bereiches werden Kondensationsreaktionen begünstigt, wahrscheinlich infolge der Anwesenheit von freiem Schwefeldioxid-Gas, das in die Holzstrukturen vor der Kochsäure eindringt und dann einen höheren

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Säuregrajad hervorruft. Die obere pH-Grenze ist nicht fest fixiert, aber pH-Werte von 1o bis 11 wurden angegeben".

Hinsichtlich der Qualität der erzeugten Zellstoffe sind folgende Hinweise interessant, daß "der nach einem Zweistufenverfahren erhaltene Zellstoff sehr ähnlich einem Zellstoff aus einem Einstufenverfahren ist, solange der pH-Wert der ersten Stufe unter pH-6 gehalten wird. Bei höheren pH-Werten erhält man höhere Kohlehydratausbeuten und leichtere Zerfaserung bei höheren Ausbeuten". "Der höhere Hemicellulosegehalt, den man durch eine neutrale Sulfitvorkochung erhält, tendiert dazu, die Zellstoffestigkeit sowohl von Bisulfit- als auch von sauren Sulfitzellstoffen zu reduzieren"«.

Es ist daraus zu folgern, daß es gar keinen Zweck haben könnte, nach einem Zweistufenverfahren mit Calcium als Base zu suchen oder die erste Stufe bei einem pH-Wert unter 4 auszuführen. Calcium scheidet ohnehin aus diesen Überlegungen aus₃ da es bei pH-Werten über 5 unlösliche Verbindungen bildet und dadurch nicht genügend in die Holsstrukturen eindiffundieren kann und außerdem in den Rohrleitungen, Wärmeaustauschern Ablagerungen und Verkrustungen verursacht, wodurch die gesamte Verfahrensausführung erschwert oder unmöglich würde.

Es bedurfte daher einer erfinderischen Leistung, die bestehenden Lehrmeinungen und Vorurteile gegen die Verwendung von Calcium als Base für ein "Zwei- oder Mehrstufenverfahren" zu überwinden. Die Aufgabe stellte sich auch aus dem Bestreben, ein neues Verfahren aufzubauen, das im Vergleich zur Anwendung löslicher Basen die Weiterbenutzung vorhandener Anlagen in einem größerem Maß erlaubt, als es mit löslichen Basen möglich ist.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß Zellstoff mit Calcium oder Magnesium als Base in einer den einzelnen Reaktionsschritten in Bezug auf Angebot von Aufschlußchemikalien und

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physikalischen Bedingungen angepaßten Reaktionsführung dadurch hergestellt werden kann, daß Holz in Hackschnitzelform über eine Zeit von 15 "bis 9o Minuten, vorzugsweise 3o bis 6o Minuten, mit einer Reaktionsflüssigkeit einer "berechneten Zusammensetzung von o,5 his 9° C behandelt wird, bis der pH-Wert auf 2,ο bis 4,5 je nach Ausgangswert abgefallen ist, daß anschließend eine Menge der Aufschlußflüssigkeit abgezogen wird, die mindestens der mit den Hackschnitzeln in den Kocher eingebrachten Holzwassermenge entspricht und daß durch Zugabe von Schwefeldioxid in den Kocher bei einer Temperatur von 5o bis 11O⁰C der pH-Wert der Flüssigkeit auf 2 bis 4,5 eingestellt und der Aufschluß innerhalb einer Zeit von 1 bis 4 Stunden in bekannter Weise durch Erwärmen auf eine Temperatur von 13o bis 15o°0 durchgeführt wird.

Es wurde weiterhin überraschend gefunden, daß dieses Verfahren zu Zellstoffqualitäten führt, die durch einen niedrigen Ligningehalt bei vergleichsweise höherer Ausbeute gekennzeichnet sind. Es wird also erreicht, daß durch die den einzelnen Verfahrensschritten angepaßte Reaktionsführung, das Lignin selektiv entfernt und eine Hydrolyse oder sonstiger Abbau von Cellulose Hemicellulose weitgehend vermieden wird.

Ein wesentlicher Vorteil besteht dabei darin, daß dieser erwünschte Effekt nicht nur mit einem im Vergleich zu den vorgeschriebenen Verfahren geringeren Chemikalienaufwand erzielt wird, sondern vor allem auch mit billigeren und umweltfreundlicheren Basen. Es ist zum Beispiel eine bekannte Tatsache, daß bei der Wiedergewinnung von Schwefel oder Basen der absolute Wiedererfassungsgrad von der Konzentration der betreffenden Stoffe abhängt. Wenn man nur wie beim erfindungsgemäßen Verfahren einen vergleichsweise geringeren Schwefel-und Basenbedarf zur Erreichung eines bestimmten technischen Effektes benötigt, so wirkt sich das auch in einer potentiell geringeren Umweltgefährdung aus.

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Das hier "beschriebene Verfahren leistet also gleichzeitig einen Beitrag zur Anpassung der herkömmlichen Verfahren au die modernen Erfordernisse hinsichtlich Umweltschutz, um diese Ziele mit einem möglichst geringen Energie-und Materialaufwand zu erreichen.

Die verfahrensmäßige Ausführung vorliegender Erfindung wird an Hand folgender Beispiele näher beschrieben:

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Beispiel 1: Aufschluß von Buche mit Calcium als Base

1oo464 kg Buchenholzhackschnitzel eines Trockengehaltes von 55 % werden in einen Kocher von 225 mr Inhalt eingefüllt und dabei bedampft. Es werden 14o tsP einer Schwachsäure hinzugegeben, die 1,26 % Calciumoxid und 5 % Schwefeldioxid enthält. Durch Dampfzugabe wird die Temperatur von 4o° auf 75°C innerhalb von 25 min erhöht und diese Temperatur für eine Zeitdauer von 3o min aufrecht erhalten. Nach dieser Zeit wird die Aufschlußflüssigkeit

■χ
in einer Menge von 3o nr abgezogen und dann Schwefeldioxid eingeleitet bis ein pH-Wert (gemessen bei Zimmertemperatur) von 2 erreicht ist. Nach Abschluß dieser Operation wird die Temperatur durch Zugabe von Dampf auf 135 ^i^s 138 erhöht und der Kocherinhalt bei dieser Temperatur für ca 1 Stunde gehalten. Anschließend wird das überschüssige Schwefeldioxid abgegast und über die Verflüssigungsanlage in das Säurevorratssystem zurückgespeist. Der erhaltene Zellstoff hat die in Tabelle 1 zusammengefaßten Eigenschaften. Als Vergleich dient ein Zellstoff, der nach dem konventionellen Einstufenverfahren hergestellt wurde.

Beispiel 2: Aufschluß von Fichte mit Calcium als Base

62 64o kg Fichtenholzhackschnitzel eines Trockengehaltes von 6o % werden unter Bedampfung in einem Kocher von 225 m Inhalt eingefüllt. Als Aufschlußflüssigkeit dient eine Schwachsäure mit 1,o6 % Calciumoxid und 6 % Schwefeldioxid, die in einer Menge von ca 15o mr angewendet wird. Nach Dampfzugabe wird die Temperatur für eine Zeitdauer von 15 min erhöht und diese Temperatur für eine Zeitdauer von 15 min

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aufrechterhalten. Danach werden ca 5o τα. aus dem Kocher von der Aufschlußflüssigkeit abgezogen und anschließend Schwefeldioxid eingeleitet, um einen pH-Wert von 3 einzu-

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stellen. Nach Überprüfung dieses'Wertes wird Dampf eingeleitet und der Kocherinhalt 2 Stunden auf 14-0 bis 142⁰C gehalten.
Die weitere Ausführung entspricht Beispiel 1

Der so hergestellte Zellstoff wurde auf seine wesentlichen Eigenschaften geprüft und die gefundenen Werte sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.

Beispiel $; Aufschluß von Buche mit Magnesium als Base

97 ooo Kg Bucheholzhackschnitzel eines Trockengehaltes von 65 % werden mit einem Dampf gespeisten Füllapparat in einen Kocher von 225 m Inhalt eingespeist. Zum Aufschluß dienen 14-0 nr einer Reaktionsflüssigkeit, die eine berechnete Zusammensetzung von 1,2 % Magnesiumoxid und 4· % Schwefeldioxid hat. Die Anfangstemperatur im Kocher von 4-0 wird auf 8o innerhalb von 25 min erhöht und diese Temperatur für eine Zeitdauer von 4o min aufrechterhalten. Danach zieht man 55 m der Eeaktionsflüssigkeit ab, leitet Schwefeldioxid ein, um einen pH-Wert von 3,5 einzustellen und erhöht endlich die Temperatur durch Dampf zugabe auf 14-0 bis 14-2°, die man 75 min. hält. Bei dieser Temperatur wird das überschüssige Schwefeldioxid in die Verflüssigungsanlage zur Rückleitung in das Vorratssystem abgegast.

Beispiel 4-: Aufschluß von Fichte mit Magnesium als Base

Eine Menge von 55 69o kg Fichtenholzhackschnitzel eines Trockengehaltes ύοίχ ^o % werden mittels eines Füll apparat es unter Bedampfung in einen Kocher von 225 ®- Inhalt eingefüllt. Das Kochgut wird zuerst mit einer Reaktionsflüssigkeit behandelt, die berechnet aus o,8 % Magnesiumoxid und 5 % Schwefeldioxid sich zusammensetzt. Aus dem System ergibt sich eine Anfangstemperatur von 5°°· Diese wird auf

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6o° erhöht und 12 min beibehalten. Dnach zieht man 7o nr Flüssigkeit aus dem Kocher ab, verschließt und leitet bis zur Erreichung eines pH-Wertes von 2 Schwefeldioxid ein. Durch Dampfzugabe wird die Temperatur auf 156 bis 14-0° erhöht und diese Temperatur für 9o min gehalten. Die weitere Durchführung entspricht den vorausgegangenen Beispielen.

Die prinzipielle Anwendung des beschriebenen Verfahrens ist auch auf andere Nadel- und Laubholzarten oder Einjahrespflanzen möglich. Dabei kann die Temperatur auch wesentlich erhöht werden.

Ein weiteres überraschendes technisches Moment in der praktischen Anwendung des beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß die bisherige apparative Schaltung vereinfacht werden kann.

In Abbildung 1 und 2 sind Fließbänder zur Durchführung des Verfahrens mit Magnesium bzw. Calcium als Base gezeigt: Der Kocher (1) wird mit Hackschnitzeln (A) beschickt und mit Kochsäure (B) aufgefüllt. Zum Aufgasen mit Schwefeldioxid am Kochungsanfang und zur Abgasung am Kochungsende wird durch die Verbindungsleitung vom Kocher (1) zur Drucksäurestation (2) Schwefeldioxid eingeleitet. Am Kochungsende wird der Zellstoff (C) in die FiIterstrasse (3) geführt, wobei die Dünnlauge (D) zum restlichen Ausspülen des Kochers (a) verwendet wird. Die Ablauge (E) gelangt in die Eindampfanlage (4). Etwaige Verluste an Aufschlußchemikalien werden vor der Eindampf anlage (4·) durch entsprechende Zusätze (F) ausgeglichen. Die erzeugte Dicklauge (G) geht in den Verbrennungskessel (5) und das Kondensat (H) in· den Vorratstank (6). Die Asche (J) wird in die Rückgewinnungsanlage (() gegebenenfalls mit frischem Magnesiumhydroxid (K) aus der "Make-up-Anlage" (7) wieder aufbereitet und im Vorratstank (8) gesammelt. Die Schwefelverluste werden

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durch Verbrennen von Schwefel (L) zu Schwefeldioxid (M) ausgeglichen, das im Aufstärkungsturm (Io) der Schwachsäure (N) zugesetzt wird, um eine Kochsäure (O) im Vorratstank (11) bereitzustellen.

Bei der Ausführung des Verfahrens mit Calcium als Base nach Abbildung 2 entfällt zunächst die Regenerationsanlage, da eine Wiedergewinnung von Schwefel mit diesem Verfahren bisher noch nicht befriedigend gelöst ist. Die sonstige Ausführung entspricht aber dem vorherigen System.

Im Vergleich dazu kann beim hier beschriebenen Verfahren nach Abbildung 3 und 4- auf die Drucksäurestation verzichtet werden, da zum Aufschluß eine schwach konzentrierte Reaktionsflüssigkeit in Verbindung mit Schwefeldioxid in gasförmiger Form ausreicht. Es ist dabei bequem, flüssiges Schwefeldioxid anzuwenden, das vor der Anwendung verdampft wird. Dieses kann dem Kocher (1) direkt aus dem Vorratstank "Flüssig-Schwefeldioxid" (15) oder alternativ auch aus einer Schwefelverbrennungsaniage dem Kocher (1) zugeführt werden. Aus diesem Kocher wird das überschüssige Schwefeldioxid nach Erfüllung der chemischen Aufgabe über ein Schwefeldioxid-Verflüssigungsanlage (12) dem Vorratstank (13) zugeführt. Es entsteht damit als weiterer Verfahrensvorteil ein geschlossener Schwefeldioxid-Kreislauf, und so ein System läßt sich wesentlich umweltabgeschlossener als ein flüssiges System führen und kontrollieren.

Die VerfahrensVariante -des beschriebenen Verfahrens mit Calcium als Base zeigt Abbildung 4-. Die Unterschiede bestehen wie im vorhergehenden Beispiel in der Bückgewinnungsanlage und damit in Verbindung mit der anderen Schaltung der Säurestation.

Da sich die Fließbänder selbst erklären, kann auf die Beschreibung von weiteren Einzelheiten hier verzichtet werden, da man diese unschwer den Abbildungen entnehmen kann.

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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Zellstoff qualitäten unterscheiden sich in vorteilhafterweise von den bisher nach konventionellen Verfahren hergestellten Produkten:

Nach Tabelle 1 wird ein nach dem bisher üblichen Verfahren hergestellter Buchenzellstoff mit einer unter vergleichbaren äußeren Bedingungen erzeugten neuen Qualität verglichen. Bei gleichem Ligningehalt, wie die JN-Zahl ausweist, erhält man höhere Viskositäten und höhere HoIzgummigehalte sowie einen wesentlich niedrigeren Ästeanfall. Unerwarteterweise sind diese Vorteile sogar mit einer Ausbeuteerhöhung verbunden. Während man bei der bisherigen Ausführungsweise zum Beispiel 6, 19 η Buchenholz zur Erzeugung von einer Tonne Zellstoff benötigt, sind nunmehr nur 5,76 rm erforderlich.

Auch hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften zeigt die neue Qualität den bisherigen Sorten überlegen. Die Werte für Berstfaktor und Weiterreißarbeit liegen deutlich über den bisherigen Zahlenangaben. Außerdem wird auch eine erwünschte langsamere Mahlentwicklung erreicht, die sich in einer vergleichsweise höheren Reißlänge ausdrückt. Die günstigere chemische Zusammensetzung, der nach dem hier beschriebenen Verfahren hergestellten Zellstoffe, erweist sich insbesondere auch aus dem Bleichbedarf. Während der konventionell hergestellte Zellstoff einen Chlorbedarf von 9*26 % hat, geht dieser infolge der schonenderen und selektiveren Ligninauslösung nach dem hier beschriebenen Verfahren auf 6,28 %, das heißt um ein Drittel zurück. Der Verbrauch an Natronlauge verringert sich noch stärker von 4-,1o % auf 2,38 %.

Als ganz wesentlicher Vorteil xcLrd damit der Wasserbedarf in der Zellstoffbleicherei entlastet, da nicht nur ein geringerer Chemikalienaufwand erforderlich ist, um einen bestimmten Bleicheffekt zu erzielen, sondern auch ein geringerer Aufwand in Hinsicht auf die Beseitigung der Bleichereiabwässer. Auch in dieser Beziehung verbessert das hier beschriebene Verfahren die Situation auf dem Gebiet der Zellstoffherstellung.

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!Tabelle 1

Kennzeichnende Eigenschaften von Zellstoffen aus Buche

Konventionelles Erfindungsge-Verfahren maßes Verfahren

1.	Ausbeute (Vrm/to Zellstoff)	6,19	5,76
2.	Chemische Eigenschaften
	JH-Zahl (Aufschlußgrad)	45	45
	Viskosität, Ungebleicht (mP)	1295	1792
	(1%ige Lösung in Cuoxam)
	Holzgummigehalt (%)	7,8	1o,2
	JN-Zahl der Äste + Gutstoff	58	5o
5.	Physikalische Eigenschaften
	Entwässerbarkeit nach 3o min
	Mahlung in Jokoro-Mühle (⁰SR)	57	5^
	Relativer Berstdruck (kg/cm )	2,59	5,17
	Weiterreißarbeit (cmg/cm)	99	1o8
	Reißlänge (m)	6o2o	595o
	JTol-'-or f^EeißlänK^e (m)	1o5,6	1o9,8
4.	Bleichbedarf
	Chlorverbrauch (%)	9,25	6,28
	NaOH-Verbrauch {%)	4,1o	2,58

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Während diese Ergebnisse für Buche als wichtigstem Vertreter in Mitteleuropa für die Zellstoffherstellung aus dem Bereich der Laubhölzer gelten, erhält man durchaus vergleichbare Werte beim -Aufschluß von Pichte als typischtesten Vertreter für Nadelhölzer.

Nach den vorliegenden Ergebnissen in Tabelle 2 ist hier besonders hervorzuheben, daß es gelingt, einen Weißgrad von über 91 % zu erzielen ohne die mechanischen Eigenschaften nachteilig zu beeinflussen oder den Bleichmittelbedarf zu erhöhen. Außerdem ist die langsamere Mahlentwicklung für den Einsatz in der Papierfabrikation von Nutzen.

Tabelle .2

Kennzeichnende Eigenschaften von Zellstoffen aus !Fichte

Konventionelles Erfindungsge-

- Verfahren maß es Verfahr er

1. Ausbeute (Vrm/to Zellstoff) 7725 77i6

2. Chemische Eigenschaften

JR-Zahl (Aufschlußgrad) 58 4-2 -

Viskosität, ungebleicht
(1%ige Lösung in G

3. Physikalische Eigenschaften

Entwässerbarkeit nach 5o min

Mahlung in Jokro-Mühle (⁰SR) 62 57

Weiterreißarbeit (kg/cm²) 125 135

Reißlänge (m) 74-5o 697o

r_m ) (0_SR

^ ι

_SRy . Weißgrad (%) 89,7 91 ,

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Claims

Patentansprüche

^· Verfahren zur Herstellung von Zellstoff in leiner den einzelnen Eeaktionsschri-φη in Bezug auf Angebot von Aufschlußchemikalien und physikalischen Bedingungen angepaßten Reaktionsführung*dadurch gekennzeichnet, daß Holz in Hackschnitzelform über eine Zeit von 15 bis 9o Minuten, vorzugsweise 3o bis 6o Minuten, mit einer Reaktionsflüssigkeit einer berechneten Zusammensetzung von o,5 bis 1,5 % eines Erdalkalioxydes und 3 bis 8 % Schwefeldioxyd vorzugsweise 4· bis 6 % Schwefeldioxyd, bei einer Temperatur von 5o bis 9o°C behandelt wird, bis der pH-Wert auf 2,ο bis 4,5 D'e nach Ausgangswert abgefallen ist, anschließend wird eine Menge der Aufschlußflüssigkeit abgezogen, die mindestens, der eingebrachten Holzwassermenge entspricht und durch Eingabe von Schwefeldioxyd in den Kocher bei einer Temperatur von 5o bis 11O⁰C wird der pH-Wert der Flüssigkeit auf 2 bis 4,5 eingestellt und der Aufschluß innerhalb einer Zeit von 1,5 bis 4 Stunden in bekannter Weise durch Erwärmen auf eine Temperatur von 13o bis 15o°C durchgeführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß als Holz Laubhölzer aus der Reihe Buche, Pappel, Birke, Kastanie und/oder Nadelhölzer aus der Reihe Fichte,· Kiefer, Tanne angewendet werden.
3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen aus den genannten Holzarten angewendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsflüssigkeit den Hackschnitzeln vor, während oder nach der Befüllung der Kocher zugegeben werden.
5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Imprägnierungsphase abgezogene Reaktionsflüssigkeit für eine neue Behandlung direkt nach entsprechender Auffrischung verwendet wird.

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la*-
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die nach Beendigung des Aufschlußes von Holz im Kocher "befindliche überschüssige Schwefeldioxy-Menge aus der Gasphase direkt und aus der flüssigen Phase nach Austreiben über eine Austreibapparatur in den Kreislauf zurückgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in einem kontinuierlichen Kocher durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in diskontinuierlichen Kochern durchgeführt wird, die in einem Kreislaufsystem so geschaltet sind, daß die flüssigen und gasförmigen Reaktionsmittel von einem Kocher zum anderen Kocher im Gegenstrom zum eingebrachten Kochgut geleitet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Messung und die Bestimmung der günstigsten Beendigung der Aufschlußreaktionsführung direkt im Kocher oder in der TJmpumpleitung vorgenommen wird.

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