EP0777780B1 - Sulfitaufschlussverfahren - Google Patents

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EP0777780B1
EP0777780B1 EP95928394A EP95928394A EP0777780B1 EP 0777780 B1 EP0777780 B1 EP 0777780B1 EP 95928394 A EP95928394 A EP 95928394A EP 95928394 A EP95928394 A EP 95928394A EP 0777780 B1 EP0777780 B1 EP 0777780B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
digestion
process according
solution
raw material
impregnating
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95928394A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0777780A1 (de
Inventor
Karl Fuchs
Albert Huber
Hans-Ludwig Schubert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Impco-Voest-Alpine Pulping Technologies GmbH
Original Assignee
Impco-Voest-Alpine Pulping Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of EP0777780A1 publication Critical patent/EP0777780A1/de
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Publication of EP0777780B1 publication Critical patent/EP0777780B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/06—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with alkaline reacting compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
    • D21C3/022—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes in presence of S-containing compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/20—Pulping cellulose-containing materials with organic solvents or in solvent environment
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22—Other features of pulping processes
    • D21C3/222—Use of compounds accelerating the pulping processes

Definitions

  • the present invention relates to a sulfite digestion process for the production of pulps using alkaline Monosulfite solutions, organic solvents and quinone derivatives.
  • the raw materials are essentially in the sulfite digestion process (shredded wood) in an acidic or neutral setting Cooking acid introduced and this contain lignocellulose Materials cooked with solutions of hydrogen sulfites or sulfites. If the hydrogen sulfite solutions additionally sulfur dioxide contain, one speaks of "acid bisulfite process".
  • An alkaline sulfite digestion solution generally consists of a sulfite and carbonates or bases; the specific digestion variant is always dependent on the one used Type of wood.
  • EP-A1-0 538 576 and AT-B-398 992 each disclose methods for recovering the chemicals used for pulping from the waste liquor according to the ASAM method.
  • the waste liquor is burned in an alkali combustion boiler, the slag or ash is drawn off, dissolved in water, converted to H 2 S and burned, sodium sulfite being recovered from the waste gases formed during the combustion.
  • EP-0 498 330 A1 describes an impregnation step for use disclosed in a strictly sulfur-free digestion process. According to column 1, lines 10 to 12 it is stated that ORGANOSOLV procedure - and the procedure of this document is one such - avoid the use of sulfur compounds.
  • the object of the present invention is one the described prior art further improved sulfite digestion process to provide which one is more efficient Digestion of the raw material, improved recovery of substances used as well as a process engineering Simplifies the procedure.
  • this object is achieved by a sulfite process lignocellulosic raw material using water soluble alkaline monosulfite solutions, organic solvents and at least one quinone derivative, in which the raw material before the actual digestion of the raw material an impregnation step without organic solvents in the presence of the monosulfite solution and optionally the Quinone derivative at a temperature below that for the digestion reaction is the required temperature becomes.
  • the quinone derivative can be used during the impregnation of the pipe material be present, or will with the other components still missing for digestion.
  • the Quinone derivative accelerates in alkaline digestion processes Redox catalyst delignifies and stabilizes the reducing ones Ends the carbohydrates against an alkaline "peeling off".
  • a preferred quinone derivative is anthraquinone.
  • the organic solvent is only after this impregnation step added to the alkaline monosulfite solution.
  • Said raw material is used for a period of 5 to 360 min, preferably from 15 to 60 min, with the alkaline monosulfite solution impregnated.
  • the ones usually used Temperatures are between 60 and 150 ° C, preferably between 100 and 130 ° C.
  • the impregnation with the alkaline monosulfite solution can be ended be by the organic solvent or the solvent / water mixture entered in the impregnating solution becomes.
  • the ionic strength of the impregnating liquor should by the entry of the organic solvent or Solvent / water mixture to the necessary for the digestion Concentration can be adjusted.
  • the solvent e.g. low-boiling alcohols, such as methanol
  • the solvent can after the impregnation of the digestion material under pressure in the digestion system can be entered. Then that will Digestion material with the complete digestion solution to the Reaction required temperature heated, or the impregnation is carried out using modern displacement technology a complete digestion solution containing the solvent exchanged.
  • Impregnation solution that has a higher ion concentration than the actual one Has digestion solution. This requires a faster one and more homogeneous distribution of the alkaline and monosulfitic Digestion chemicals in the digestion material.
  • the impregnation liquor can either be compared to that used for cooking required quantities with an excess of inorganic Chemical and liquid quantities are used, or with the chemical quantities required for the digestion in comparison for cooking reduced liquid volume.
  • the solvent or solvent-water mixture can act as a displacement medium be used.
  • the repressed or deducted Displacement can be done with fresh chemicals on the Initial concentration can be strengthened and reused.
  • the solvent used for the displacement can be mixed with water be offset so that the chemicals required for digestion and solvent concentration can be set variably. An energy saving due to the lower requirements the purity and concentration of the recovered solvent, becomes possible.
  • the impregnation can be carried out with less liquid be considered necessary for the digestion itself. It However, it must be ensured that all digestion material is soaked. This can e.g. by pumping around the impregnation solution can be achieved. In the impregnation the digestion material takes the inorganic digestion chemicals. The chemical concentration the digestion solution is at the end of the impregnation by replenishing the solvent or the solvent-water mixture to those necessary for the digestion Concentration adjusted or by displacing the impregnation solution achieved with complete digestion solution.
  • This process design has the technological advantage that the solvent-based lye circuit on the areas the digestion system, the black liquor management up to the solvent separation as well as parts of the brown cloth wash limited remains.
  • the white liquor remains solvent-free, which increases its solubility the inorganic digestion chemicals is increased.
  • the impregnation step can be replaced (e.g. by displacing) the impregnation solution with the digestion solution will.
  • an aqueous solution of the inorganic Digestion chemicals possibly together with the one to be used Quinone derivative, filled in the stove, the stove heated to maximum temperature and the digestion carried out will.
  • the heating time can be compared to normal digestion be shortened very much because of the improved Woodiness of the inorganic digestion chemicals penetrate very quickly into the microstructure of the wood.
  • the Total cook time is not extended.
  • the maximal Digestion temperature can e.g. for softwood from 180 to 173 - Reduced 170 °, which causes the stove pressure to be dependent reduced by the solvent content of the digestion solution.
  • the solvent should preferably be used during the digestion reaction in an amount between 0.5 and 50 percent by volume of the total Amount of liquid should be present.
  • Sodium sulfite is preferred in the alkaline monosulfite solutions in an amount between 5 and 40% based on the raw material.
  • Other bases e.g. Potassium hydroxide or potassium carbonate, but are also suitable.
  • aqueous solutions from sodium hydroxide and / or sodium carbonate to the monosulfite solutions be mixed, in an amount between 0 and 15% based on the raw material used.
  • the digestion solution and the digestion material can be directly after the or with the entry of all digestion chemicals still required to the temperature necessary for the digestion reaction to be brought.
  • the digestion process can be done by displacing the digestion solution or be finally ended by cooling the system.
  • the processes described can be both continuous and can also be operated discontinuously. Is a discontinuous If the procedure is desired, there is a preferred one Process variant in that the impregnation step already is carried out in standing, discontinuous stoves, at where the liquids are moved by pumps and the Raw materials are entered using filling equipment.
  • the impregnation solution is preferred in this case from a separate impregnation solution tank introduced into the cooker.
  • the impregnation step preferably carried out in a separate impregnation tower, and then the digestion material with a liquid transported into the cooker.
  • FIG.1 An example of a system for a continuous process is shown in Fig.1:
  • Raw material (1) is heated in a container (2) by means of steam (3, 4) and transferred into the feed system (5), in which the impregnation solution (6), which consists of NaOH, Na 2 CO 3 , Na 2 SO 3 and anthraquinone.
  • the mixture is passed via a heat exchanger (7) into the impregnation tower (8), in which the actual impregnation step takes place.
  • the impregnated raw material is fed from the impregnation tower via further heat exchangers (9, 10) into the cooking tower (12), with the solvent methanol (11) also being added between the heat exchangers (9) and (10). After the digestion phase, both the pulp (13) and the lye (14) are led out of the digester and processed or reprocessed.
  • the invention enables a significant simplification the procedure of the ASAM procedure and simplified its implementation in industrial practice, both at continuous as well as discontinuous digestion systems.
  • the splinter content is improved by impregnation of pulps is reduced and the yield of accepted substances is increased.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sulfitaufschlußverfahren zur Herstellung von Zellstoffen unter Verwendung von alkalischen Monosulfitlösungen, organischen Lösungsmitteln und Chinonderivaten.
Die wichtigsten chemischen Verfahren zur Herstellung von Zellstoff sind der Sulfit- und der Sulfat-Aufschluß. Daneben sind Verfahren unter Verwendung von Natronlauge und Chlor oder von Salpetersäure bekannt, jedoch in industriellen Maßstab nicht sehr verbreitet.
Im wesentlichen werden beim Sulfitaufschlußverfahren die Rohstoffe (zerkleinertes Holz) in eine sauer bzw. neutral eingestellte Kochsäure eingebracht und diese lignozellulosehältigen Materialien mit Lösungen von Hydrogensulfiten oder Sulfiten gekocht. Wenn die Hydrogensulfitlösungen zusätzlich noch Schwefeldioxid enthalten, spricht man von "sauren Bisulfitverfahren".
Häufig angewendete Verfahren sind dabei das Kalziumbisulfitverfahren und insbesondere das Magnesiumbisulfitverfahren. Eine ausführliche Zusammenfassung der verschiedenen bekannten Sulfitausfschlußverfahren findet sich in Ingruber und Allard (1973) "Alkaline Sulfite Pulping for Kraft Strength", Pulp and Paper Magazine of Canada 1974, Seiten 354-369.
Eine alkalische Sulfitaufschlußlösung besteht im allgemeinen aus einem Sulfit und Karbonaten oder Laugen; die spezifische Aufschlußvariante ist jedoch stets abhängig von der jeweils eingesetzten Holzart.
Es ist bekannt, daß mit einem Sulfitaufschlußverfahren, bei dem eine Natriumsulfitlösung, also eine reine Monosulfitlösung, zum Einsatz kommt und bei dem der Kochlösung weiters Methanol und/ oder Anthrachinon zugesetzt werden, eine erhöhte Delignifizierungs- Geschwindigkeit und eine erhöhte Aufschlußeffizienz erreicht werden kann (Tappi-Journal, 65 (10) (1982), 29).
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren wird in dem EP-B1-0 205 778 beschrieben. Dabei werden in einem Sulfitaufschlußverfahren der Aufschlußlösung, welche einen überwiegenden Anteil an Monosulfitlösung aufweist, neben Methanol und einem Chinonderivat noch Karbonate und/oder Hydroxide zugesetzt. Dieses Verfahren bezeichnet man als ASAM-Verfahren (Alkaline Sulphite Anthrachinon Methanol-Verfahren).
In der EP-A1-0 538 576 und in der AT-B-398 992 werden jeweils Verfahren zur Rückgewinnung der für den Zellstoffaufschluß eingesetzten Chemikalien aus den Ablaugen nach dem ASAM-Verfahren geoffenbart. Hierzu wird die Ablauge in einem Laugenverbrennungskessel verbrannt, die Schlacke bzw. Asche abgezogen, in Wasser gelöst, zu H2S umgewandelt und verbrannt, wobei aus den bei der Verbrennung entstehenden Abgasen Natriumsulfit rückgewonnen wird.
In einem Artikel von R. Patt et al. in Das Papier, Band 43, Heft 10A, 1989, Seiten V 108-115 wird ein Sulfitaufschlußverfahren zur Herstellung von Zellstoffen unter Verwendung von alkalischen Monosulfitlösungen, organischen Lösungsmitteln und Chinonderivaten beschrieben. Ein besonderer Imprägnierungsschritt wird jedoch nicht geoffenbart.
In der EP-0 498 330 Al wird eine Imprägnierstufe für den Einsatz in einem strikt schwefelfreien Aufschlußverfahren geoffenbart. Gemäß Spalte 1, Zeilen 10 bis 12 wird festgehalten, daß ORGANOSOLV-Verfahren - und das Verfahren dieses Dokuments ist ein solches - den Einsatz von Schwefelverbindungen vermeiden.
Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik weiter verbessertes Sulfitaufschlußverfahren zur Verfügung zu stellen, welches einen effizienteren Aufschluß des Rohstoffs, eine verbesserte Rückgewinnung von eingesetzten Substanzen sowie eine prozeßtechnische Vereinfachung des Verfahrens ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Sulfitverfahren für lignozellulosehaltiges Rohmaterial unter Verwendung von wasserlöslichen alkalischen Monosulfitlösungen, organischen Lösungsmitteln sowie mindestens einem Chinonderivat, gelöst, bei welchem das Rohmaterial vor dem eigentlichen Aufschluß des Rohmaterials einem Imprägnierungsschritt ohne organischen Lösungsmitteln in Anwesenheit der Monosulfitlösung und gegebenenfalls des Chinonderivats bei einer Temperatur, welche unterhalb der für die Aufschlußreaktion notwendige Temperatur liegt, unterzogen wird.
Das Chinonderivat kann während der Imprägnierung des Rohrmaterials anwesend sein, oder wird vor dem Aufschlußschritt mit den anderen noch zum Aufschluß fehlenden Komponenten zugesetzt. Das Chinonderivat beschleunigt in alkalischen Aufschlußprozessen als Redoxkatalysator die Delignifizierung und stabilisiert die reduzierenden Enden der Kohlehydrate gegen ein alkalisches "Peeling-off". Ein bevorzugtes Chinonderivat ist Anthrachinon. Das organische Lösungsmittel wird erst nach diesem Imprägnierungsschritt der alkalischen Monosulfitlösung zugegeben.
Das besagte Rohmaterial wird während einer Zeitdauer von 5 bis 360 min, vorzugsweise von 15 bis 60 min, mit der alkalischen Monosulfitlösung imprägniert. Die dabei üblicherweise verwendeten Temperaturen liegen zwischen 60 und 150°C, vorzugsweise zwischen 100 und 130°C.
Die Imprägnierung mit der alkalischen Monosulfitlösung kann beendet werden, indem das organische Lösungsmittel oder das Lösungsmittel/Wassergemisch in die Imprägnierlauge eingetragen wird. Bei diesem Vorgang sollte die Ionenstärke der Imprägnierlauge durch den Eintrag des organischen Lösungsmittels oder des Lösungsmittel/Wassergemisches auf die für den Aufschluß notwendige Konzentration eingestellt werden.
Das Lösungsmittel, z.B. niedrigsiedende Alkohole, wie Methanol, kann nach der Imprägnierung des Aufschlußgutes unter Druck in das Aufschlußsystem eingetragen werden. Anschließend wird das Aufschlußgut mit der vollständigen Aufschlußlösung auf die zur Reaktion erforderliche Temperatur aufgeheizt, oder die Imprägnierung wird mittels moderner Verdrängungstechnologie durch eine das Lösungsmittel enthaltende vollständige Aufschlußlauge ausgetauscht.
Besonders bevorzugt bei dieser Verfahrensmodifikation ist eine Imprägnierlösung, die eine höhere Ionenkonzentration als die eigentliche Aufschlußlösung aufweist. Dies bedingt eine schnellere und homogenere Verteilung der alkalischen und monosulfitischen Aufschlußchemikalien im Aufschlußgut.
Die Imprägnierlauge kann entweder im Vergleich zu den zur Kochung erforderlichen Mengen mit einem Überschuß an anorganischen Chemikalien- und Flüssigkeitsmengen eingesetzt werden, oder mit der für den Aufschluß benötigten Chemikalienmengen bei im Vergleich zur Kochung reduziertem Flüssigkeitsvolumen.
Im ersten Fall muß ein Teil der Flüssigkeitsmenge mit der darin nach der Imprägnierung noch vorhandenen Chemikalienmenge entweder aus dem Aufschlußsystem abgezogen oder verdrängt werden, bevor das Lösungsmittel in das Aufschlußsystem eingetragen wird. Das Lösungsmittel bzw. Lösungsmittel-Wassergemisch kann als Verdrängungsmedium eingesetzt werden. Die verdrängte oder abgezogene Verdrängungslauge kann mit frischen Chemikalien auf die Ausgangskonzentration aufgestärkt und wiederverwendet werden.
Das zur Verdrängung eingesetzte Lösungsmittel kann mit Wasser versetzt sein, so daß die zum Aufschluß benötigte Chemikalien- und Lösungsmittelkonzentration variabel eingestellt werden kann. Eine Energieersparnis, bedingt durch die niedrigeren Anforderungen an die Reinheit und Konzentration des zurückgewonnenen Lösungsmittels, wird möglich.
Alternativ kann die Imprägnierung mit weniger Flüssigkeit durchgeführt werden als für den Aufschluß selbst notwendig ist. Es muß allerdings gewährleistet sein, daß sämtliches Aufschlußgut durchtränkt wird. Dies kann z.B. durch ein Umpumpen der Imprägnierlösung erreicht werden. In der Imprägnierung nimmt das Aufschlußgut die anorganischen Aufschlußchemikalien auf. Die Chemikalienkonzentration der Aufschlußlösung wird am Ende der Imprägnierung durch das Nachdosieren des Lösungsmittels bzw. des Lösungsmittel-Wassergemisches auf die für den Aufschluß notwendige Konzentration eingestellt oder durch Verdrängung der Imprägnierungslauge mit vollständiger Aufschlußlauge erreicht.
Diese Verfahrensgestaltung bringt den technologischen Vorteil, daß der lösungsmittelhaltige Laugenkreislauf auf die Bereiche des Aufschlußsystems, der Schwarzlaugenführung bis hin zur Lösungsmittelabtrennung sowie Teilen der Braunstoffwäsche begrenzt bleibt. Die Weißlauge bleibt lösungsmittelfrei, wodurch die Löslichkeit der anorganischen Aufschlußchemikalien erhöht wird.
Merkmal dieser Verfahrensmodifikation ist, daß bei kontinuierlich arbeitenden Aufschlußsystemen auf konventionelle Eintragssysteme für das Aufschlußgut zurückgegriffen werden kann, da die Imprägnierflüssigkeit lösungsmittelfrei ist.
Besonderheiten dieses Aspekts der Erfindung sind die Beschleunigung des Aufschlußvorgangs und die Verbesserung der Aufschlußhomogenität, was sich vor allem in einer Reduzierung der Splittermengen bemerkbar macht. Die Qualitäten der so hergestellten Zellstoffe bleiben auf dem Niveau von nach dem Standard-ASAM-Verfahren hergestellten bei etwas höheren Zellstoffausbeuten und geringeren Splittergehalten.
Der Imprägnierungsschritt kann durch Ersetzen (z.B. durch Verdrängen) der Imprägnierlösung mit der Aufschlußlösung beendet werden.
Nach der Imprägnierung kann eine wässerige Lösung der anorganischen Aufschlußchemikalien, eventuell zusammen mit dem einzusetzenden Chinonderivat, in den Kocher eingefüllt, der Kocher auf Maximaltemperatur aufgeheizt und der Aufschluß durchgeführt werden. Die Aufheizzeit kann dabei im Vergleich zum Normalaufschluß sehr stark verkürzt werden, weil wegen der verbesserten Wegsamkeit des Holzes die anorganischen Aufschlußchemikalien sehr schnell in die Mikrostruktur des Holzes penetrieren. Die Gesamtumtriebszeit des Kochers wird nicht verlängert. Die maximale Aufschlußtemperatur kann z.B. bei Nadelholz von 180 auf 173 - 170° erniedrigt werden, wodurch sich der Kocherdruck in Abhängigkeit vom Lösungsmittelgehalt der Aufschlußlösung vermindert.
Während der Aufschlußreaktion sollte das Lösungsmittel vorzugsweise in einer Menge zwischen 0,5 und 50 Volumenprozent der gesamten Flüssigkeitsmenge vorhanden sein.
In den alkalischen Monosulfitlösungen kommt bevorzugt Natriumsulfit zum Einsatz und zwar in einer Menge zwischen 5 und 40 % bezogen auf das Rohmaterial. Andere Basen, also z.B. Kaliumhydroxid oder Kaliumcarbonat, sind aber ebenfalls geeignet.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensform werden wässerige Lösungen von Natriumhydroxid und/oder Natriumkarbonat zu den Monosulfitlösungen gemischt werden, und zwar in einer Menge zwischen 0 und 15 % bezogen auf das eingesetzte Rohmaterial.
Die Aufschlußlösung und das Aufschlußgut können direkt nach dem oder mit dem Eintrag sämtlicher noch benötigter Aufschlußchemikalien auf die für die Aufschlußreaktion notwendige Temperatur gebracht werden.
Der Aufschlußprozeß kann durch Verdrängen der Aufschlußlösung oder durch Abkühlung des Systems endgültig beendet werden.
Die der beschriebenen Verfahren können sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich betrieben werden. Ist ein diskontinuierlicher Verfahrensablauf erwünscht, so besteht eine bevorzugte Verfahrensvariante darin, daß der Imprägnierungsschitt bereits in stehenden, diskontinuierlichen Kochern durchgeführt wird, bei denen die Flüssigkeiten mittels Pumpen bewegt werden und der Rohstoffeintrag mittels Füllapparaten erfolgt. Die Imprägnierlauge wird in diesem Fall bevorzugt aus einem separaten Imprägnierlaugen-Tank in die Kocher eingebracht.
Bei kontinuierlichem Verfahrensablauf wird der Imprägnierungsschritt bevorzugt in einem separaten Imprägnierturm durchgeführt, und anschließend das Aufschlußgut mit einer Flüssigkeit in den Kocher transportiert.
Ein Beispiel für eine Anlage zum kontinuierlichen Verfahrensablauf ist in Fig.1 dargestellt:
Rohmaterial (1) wird in einem Behälter (2) mittels Dampf (3, 4) aufgeheizt und in das Eintragssystem (5) transferiert, worin die Vermengung mit der Imprägnierlauge (6) erfolgt, welche aus NaOH, Na2CO3, Na2SO3 und Anthrachinon besteht. Das Gemisch wird über einen Wärmetauscher (7) in den Imprägnierturm (8) geleitet, in welchem der eigentliche Imprägnierungsschritt erfolgt. Vom Imprägnierturm wird das imprägnierte Rohmaterial über weitere Wärmetauscher (9, 10) in den Kochturm (12) geführt, wobei zusätzlich auch das Lösungsmittel Methanol (11) zwischen den Wärmetauschern (9) und (10) zugesetzt wird. Nach der Aufschlußphase wird sowohl der Zellstoff (13) als auch die Lauge (14) aus dem Kocher herausgeführt und weiterverarbeitet bzw. wiederaufbereitet.
Die Erfindung ermöglicht im speziellen eine deutliche Vereinfachung der Verfahrensführung des ASAM-Verfahrens und vereinfacht dessen Umsetzung in die industrielle Praxis, und zwar sowohl bei kontinuierlichen als auch bei diskontinuierlichen Aufschlußsystemen. Über eine verbesserte Imprägnierung wird der Splittergehalt der Zellstoffe verringert und die Gutstoffausbeute erhöht.
Beispiele:
  • 1.: Aufschluß von Fichtenholz
    Aufschlußart Standard (ASAM-Verf.) methanolfreie Imprägnierung
    Imprägnierung
    Temp., °C 120
    Aufheizzeit, min. 53
    Zeit bei Tmax 60
    MeOH, %/Flotte 0
    Flotte 3:1
    AQ, %/Holz 0,1
    Aufschluß
    Temp., °C 180 180
    Aufheizzeit, min 100 37
    Zeit bei Tmax 120 150
    MeOH, %/Flotte 15 15
    Flotte 4:1 4:1
    Druckmax, bar 14 14
    Gesamtalkali (berechnet als NaOH), %Holz 25 25
    Na2 SO3: NaOH 80:20 80:20
    AQ, % Holz 0,1 0,1
    Kappa 22,2 22,4
    Gutstoffausbeute, % 45,9 50,0
    Splitter,% 4,9 2,2
    Viskosität, ml/g 1327 1334
    Weißgrad, %.ISO 45,7 39,6
  • 2.: Standard-Aufschluß nach dem ASAM-Verfahren konventionell und mit Weißlaugenimprägnierung und Chemikalienüberschuß während der Vor imprägnierung
  • 2.1.: ASAM - konventionell Rohstoff: FichtenholzDer Aufschluß wurde im 15 1-Autoklaven durchgeführt.
    Chemikalien 20 % Na2SO3 und 5 % NaOH berechnet als NaOH auf otro Holz
    0,075 % Anthrachinon auf otro Holz
    15 v/v % Methanol
    Flotte 4:1 (Flüssigkeit:Holz)
    Technologie Auflösen aller Chemikalien in der Flotte
    20 min Dämpfen des Aufschlußgutes
    90 min Ankochen
    180 min Fertigkochen bei 180°C
    20 min Kochlauge verdrängen und Kocher entleeren
    Ergebnis Kappazahl:    24,6
    Gutstoffausbeute:    47 %
    Splitter    1,2
  • 2.2.: ASAM - mit Weißlaugenimprägnierung Rohstoff: FichtenholzDer Aufschluß wurde im 15 1-Autoklaven durchgeführt.
    Chemikalien 130 g/l Na2SO3 und 20 g/l NaOH (auf atro Holz)
    0,075 % Anthrachinon in der Vorimprägnierung
    15 v/v % Methanol in der Kochung; wird erst nach der Imprägnierung zugesetzt
    Flotte 6:1 (Flüssigkeit:Holz)
    Technologie Lösen der Anorganika in der Flotte
    20 min Dämpfen
    30 min Imprägnieren bei 110°C
    10 min Methanoleingabe und Laugenverdrängung
    30 min Aufheizen
    100 min Fertigkochen bei 180°C
    20 min Kochlauge verdrängen und Kocher entleeren
    Ergebnis Kappazahl:    16,2
    Gutstoffausbeute:    46,6 %
    Splitter    0,1
  • 3.: Standard-Aufschluß nach dem ASAM-Verfahren mit Weißlaugenimprägnierung ohne Chemikalienüberschuß während der Vorimprägnierung Rohstoff: FichtenholzDer Aufschluß wurde im 10 m3-Kocher durchgeführt.
    Chemikalien 17 % Na2SO3, 3 % NaOH und 14 % Na2CO3 bezogen auf Holz
    0,07 % Anthrachinon während der Imprägnierung
    10 v/v % Methanol in der Kochung, wird erst nach der Imprägnierung zugesetzt
    Flotte 3,3:1 (Flüssigkeit:Holz) während der Imprägnierung
    4:1 (Flüssigkeit:Holz) während des Aufschlusses
    Technologie Bereiten der Imprägnierlauge
    20 min Dämpfen des Aufschlußgutes
    15 min Imprägnieren bei 122°C
    10 min Methanoleingabe und LaugenLaugenverdrängung
    60 min Aufheizen
    200 min Fertigkochen bei 180°C
    30 min Kochlauge verdrängen und Kocher entleeren
    Ergebnis Kappazahl:    19,8
    Gutstoffausbeute:    50,8 %
    Splitter    1,8

    • Claims (14)

    1. Sulfitaufschlußverfahren für lignozellulosehaltiges Rohmaterial unter Verwendung von wasserlöslichen alkalischen Monosulfitlösungen, organischen Lösungsmitteln sowie mindestens einem Chinonderivat, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmaterial vor dem eigentlichen Aufschluß des Rohmaterials einem Imprägnierungsschritt ohne organischen Lösungsmitteln in Anwesenheit der Monosulfitlösung und gegebenenfalls des Chinonderivats bei einer Temperatur, welche unterhalb der für die Aufschlußreaktion notwendige Temperatur liegt, unterzogen wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmaterial während einer Zeitdauer von 5 bis 360 min, vorzugsweise von 15 bis 60 min, mit der Monosulfitlösung imprägniert wird.
    3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmaterial bei einer Temperatur zwischen 60 und 150°C, vorzugsweise zwischen 100 und 130°C, mit der Monosulfitlösung imprägniert wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Imprägnierlauge mit einer höheren Ionenstärke als die der Aufschlußlösung zum Einsatz kommt.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beendigung des Imprägnierungsschrittes das organische Lösungsmittel oder das Lösungsmittel/Wasser-Gemisch in die Imprägnierlauge eingetragen wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenstärke der Imprägnierlauge durch den Eintrag des organischen Lösungsmittels oder des Lösungsmittel/Wasser-Gemisches auf die für den Aufschluß notwendige Konzentration eingestellt wird.
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Lösungsmittel ein- oder mehr wertige alkoholische Lösungsmittel, vorzugsweise Methanol, eingesetzt werden.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel während der Aufschlußreaktion in einer Menge zwischen 0,5 und 50 Volumenprozent der gesamten Flüssigkeitsmenge eingesetzt wird.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Natriumsulfit in den Monosulfitlösungen zum Einsatz kommt und zwar in einer Menge zwischen 5 und 40 % bezogen auf das Rohmaterial.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wässerige Lösungen von Natriumhydroxid und/ oder Natriumkarbonat zu den Monosulfitlösungen gemischt werden und zwar in einer Menge zwischen 0 und 15 % bezogen auf das Rohmaterial.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kaliumhydroxid und/oder Kaliumcarbonat als Alkali in den Monosulfitlösungen zum Einsatz kommt.
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierlösung zur Beendigung des Imprägnierungsschrittes durch die Aufschlußlösung ersetzt wird .
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Imprägnierungsschritt in diskontinuierlich arbeitenden Aufschlußsystemen durchgeführt wird, wobei die Imprägnierphase bereits in den Kochern durchgeführt wird.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in kontinuierlich arbeitenden Aufschlußsystemen durchgeführt wird, wobei die Imprägnierphase in einem separaten Imprägnierturm (8) durchgeführt wird.
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