NO134717B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved utvinning av nativt lignin og halvkjemisk masse.

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved utvinning av nativt lignin

og halvkjemisk masse (halvcellulose).

Ved de hittil kjente klassiske og mo-derne fremgangsmåter ved kjemisk om-dannelse av trevirke til cellulose og halvkjemisk masse utnyttes bare tremassens

fiberformede del, mens de amorfe deler

forlater cellulosefabrikkene som avfall eller bare utnyttes som brennmateriale. Til

slike amorfe bestanddeler hører i det ve-sentlige lignin og hemicellulose og dess-uten andre, mindre viktige komponenter.

Mens de fiberformede bestanddeler utvinnes nesten uten tap, faller trematerialenes

amorfe substanser bort, for sin største dels

vedkommende i form av avlut, eller som

avfallsvann som føres bort i det offentlige

kloakknett, og som siden med sine orga-niske stoffer og uorganiske salter sterkt

forurenser vedkommende vannsystemer.

Av avlut gjenvinnes, oftest ved en for-tykningsprosess, i det vesentlig lignin og

dets forbindelser, som deretter brukes som

brennmateriale. Dette representerer imidlertid ingen fordelaktig utnyttelse, idet den

varme som utvinnes ved forbrenning som

oftest igjen anvendes til fordampning av

det overskytende vann fra avluten. Selv en

annen måte å utnytte disse stoffer på, f.

eks. som klebestoffer, bindemidler og rå-stoffer for andre kjemiske behandlinger, er

ytterst problematisk og representerer hel-ler en uskadeliggjørelse av avluten enn

dens utnyttelse.

Hensikten med oppfinnelsen, som er

basert på alkoholyseprinsippet, er forskjellig fra det som er nevnt ovenfor og tillater

en fullstendig utnyttelse av tremassen med

dens fiberformede og amorfe bestanddeler for videre kjemisk behandling og anvendelse. Den største fordel ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen finnes i muligheten for fremstilling av nativt lignin og derved en fullstendig utnyttelse av trevirket, og samtidig en mulighet for fremstilling av halvkjemisk masse uten verdiløst avfall og uten forurenset avvann. Inkrusterende stoffer i trevirke omarbeides til høyverdige produkter som er vesentlig mere verdifulle enn brennmaterialet.

Alkoholysen i seg selv er tidligere kjent og er særlig brukt i forbindelse med ligninets teoretiske kjemi. Tekniske forsøk på å utnytte den nevnte fremgangsmåte er tidligere kjent, men har hittil ikke kunnet blitt virkeliggjort. Alle disse fremgangsmåter gikk i spor av de klassiske frem-stillingsmetoder av teknisk cellulose, dvs. isolert teknisk cellulose og lot de oppløste inkrusterende stoffer være som verdiløse eller gjenvant dem i en form som ikke eg-net seg til videre anvendelse. Slike kjente fremgangsmåter var basert på vandige opp-løsninger av alkoholer, eventuelt med tilsetning av syrer.

Utvinning av cellulose fra trevirke ved hjelp av alkohol og svoveldioxyd er be-skrevet i U.S. patentskrifter 1 788 555, 2 022 664, 2 060 068. Ifølge den i patent-skriftene fremstilte fremgangsmåte utvinnes imidlertid lignin i form av ligninsul-fonsyre, dvs. som en vannoppløselig sub-stans (Ballast) og ikke i nativ tilstand. En annen oppslutningsmåte av trevirke, nemlig med oppløsninger med hydrotrope salter av syrer, som inneholder en eneste ben-zolring, er fremstilt i U.S. patentskrift 2 308 564 og i publikasjonen «TAPPI», nr. 8, august 1957, side 626 til 633. Ifølge den sist-nevnte fremgangsmåte kan også nativt lignin utvinnes. Denne fremgangsmåte er imidlertid beheftet med slike ulemper som nødvendigheten av at store mengder sterkt fortynnede vandige oppløsninger må for-dampes, at cellulosen må etterblekes samtidig som det utvunne lignin ikke er vann-avstøtende.

I henhold til oppfinnelsen arbeides det, forskjellig fra det ovennevnte, med ren alkohol med tilsetning av svoveldioxyd, og hydrolysen og ligninets kondensasjon for-hindres ved tilsetning av natrium- eller annet alkali-formiat eller jordalkali-for-miater. Metanol eller andre enverdige alkoholer kan etter kokeprosessen lett re-genereres fra hemicellulosen, og også fra ligninoppløsningen med et alkoholtap som ikke overstiger 8—10 %.

I henhold til oppfinnelsen kan det av tre utvinnes halvkjemisk masse som med hensyn til sine fysikalske og kjemiske egenskaper er jevnbyrdige med de kjente halv-kjemiske masser, og videre kan det av tre utvinnes bare svakt sulfonert lignin i nativ form (naturform). Halvkjemisk masse med en utnyttelsesgrad fra 80—85 % basert på tremassen kan benyttes for vanlig papir-og kartonasjeindustri. Det dannes ikke avfallsvann, ikke en gang vaskevann.

Det lignin som utvinnes i henhold til oppfinnelsen er uoppløselig i vann, i høy grad reaktivt særlig for kondensasjonsfor-mål, termoplastisk ved lavere temperatu-rer og har meget lys farve. Utvinningsgraden er 45—50 % av det lignin som finnes i tre i opprinnelig tilstand. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er særlig fordelaktig ved at utvinningen av halvkjemisk masse og lignin praktisk talt kan utføres uten anvendelse av vann og derfor også uten dannelse av de problem-skapende avvann. Det kan utnyttes alle trearter, dvs. nål- og løvtrær, hardt eller bløtt tremateriale. På denne måte' utvinnes det ved en kjemisk prosess av tre teknisk anvendelige substanser som utgjør 95—97 % av den opprinnelige tremasse.

Ved prosessen i henhold til oppfinnelsen fremstilles nativt lignin og halvcellulose av nålvirke eller trevirke ved kokning av trematerialer i alkoholer, såsom metanol, etanol eller butanol, som er mettet med svoveldioxyd. Kokeprosessen reguleres ved tilsetning av alkaliformiater, eller jordalkaliformiater som demper hydrolysen og som ved sin reaksjon med svoveldioxydet fremmer, fibrenes blekning. Ligninet egner seg da til videre kjemisk bearbeidelse. Det som blir igjen etter ekstraksjonen er tre-halvcellulose med gode mekaniske- og fysikalske egenskaper som egner seg godt til forarbeidelse i papirindustrien.

Eksempel:

Treflis av et hvilket som helst trevirke-slag i den form som fremstilles i cellulose-fabrikkenes flishuggere kokes i 3,65 vekt-deler 100 %-ig metanol i nærvær av svoveldioxyd (2 % av alkoholens vekt) ved en temperatur på 135° C, til 40 til 50 % av det totale lignininnhold løses fra trevirket, hvilket kan kontrolleres ved undersøkelse av oppløsningens konsentrasjon. Tremassen ser da ut til å være uberørt, nemlig lys, og er farvet lysbrun av ligninet. Ligninet går i oppløsning. Kokeprosessen reguleres ved tilsetning av 0,5 til 5 % na-triumformiat (i forhold til metanol), med det formål å forhindre en sterkere hydrolyse av hemicellulosene og sukkeret og derved også å beskytte cellulosene og ikke tillate dannelsen av sure medier av orga-niske syrer, i hvilke kondensasjon av ligninet kunne finne sted. Nærvær av større mengder vann ville føre til hydrolyse, hvilket ville forringe halvcelluloseutbyttet og tillate at ligninet kondenseres. Den alkoholiske avlut avtappes etter ekstraksjonen. Den kokte tremasse vaskes med alkohol for å utvinne størst mulig mengde av oppløst lignin. Vaskealkoholen bindes en-ten til moderavluten eller anvendes til videre vasking av den kokte masse til en forutbestemt fortykningsgrad. Den kokte masse underkastes deretter de samme de-fibrerings- og sorteringsprosesser som den kjente halvcellulose. Massen anvendes og-så på samme måte. Utvinningsgraden for halvcellulosen utgjør avhengig av trevir-kets art fra 80 til 85 % regnet med absolutt tørt tremateriale.

Den alkoholiske avlut fortettes i vakuum til omtrent 1/10 av det opprinnelige volum, og den på denne måte fortykkede avlut føres i form av en langsom strøm i kaldt vann som tilføres under sterk røring, hvor ligninet skilles ut i form av helbrune fnokker. Fnokkene synker raskt ned mot bunnen, hvoretter de dekanteres. Det fnok-keformede lignin føres deretter på filter-duk eller en tett sil for filtrering og tørkes ved en temperatur på ikke mere enn 30° C, best i vakuum. Moderavluten kan også, en-ten i sin opprinnelige form eller passende konsentrert, forstøves under trykk gjen-nom en forstøvningsdyse eller ved hjelp av en tallerken i en tørkesyklon, eller kan for-støves i varmluftstrøm i et tørketårn, og på denne måte kan ligninet direkte utvinnes i tørr tilstand i en ytterst findelt

form. Ligninutbyttet er avhengig av tre-virkets art og utgjør 10 til 12 % basert på

absolutt tørt trevirke.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved utvinning av nativt (natur)-lignin og halvkjemisk masse

   av nål- eller løvtrevirke ved kokning av trevirket i rene alkoholer som metanol, etanol eller butanol i nærvær av svoveldioxyd, karakterisert ved at kokeprosessen reguleres ved tilsetning av alkaliformiater eller jordalkaliformiater.