CH163268A - Verfahren zur Verzuckerung von zellulosehaltigen Stoffen mit Mineralsäuren. - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Verzuckerung    von     zellulosehaltigen    Stoffen mit Mineralsäuren.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur  Verzuckerung von     zellulosehaltigen        Sto-ffen     unter Wiedergewinnung und Wiederverwen  dung der dabei benutzten Säuren, wobei  gleichzeitig eine Verringerung des Aufwan  des an für die Aufschliessung der     7ellulose-          haltigen    Stoffe notwendiger Mineralsäure,  insbesondere Chlorwasserstoff, erzielt und  dadurch die Beständigkeit und Haltbarkeit  des Zuckers beim Eindampfen der Lösungen  wesentlich verbessert wird.  



  Erfindungsgemäss wird dies dadurch er  reicht, dass man die bei der Verzuckerung  entstehende Essigsäure im Gemisch mit Mi  neralsäure zu einem neuen Aufschluss ver  wendet und die Essigsäure auf der dafür  günstigsten Konzentration erhält, indem man  sie aus einem Teil des vom Zucker getrenn  ten Säuregemisches durch     Beliand.eln    mit  wasserentziehenden Mitteln in reiner Form  abscheidet, wobei auch die Mineralsäure wie  dergewonnen wird.  



  Wenn man     zellulosehaltige    Stoffe, wie  Holz, nach bekannten Verfahren durch Auf-    schliessen mittelst Mineralsäuren verzuckert,  so entsteht neben .den löslichen Kohlenhydra  ten eine in ihrer Höhe hauptsächlich von der  Art des Pflanzenmaterials abhängige Menge  Essigsäure. Beispielsweise entstehen bei der  Verzuckerung von Nadelholz mittelst kon  zentrierter Salzsäure an Essigsäure etwa 4     .;     von der angewandten Menge des trockenen  Holzes. Die salzsauren Zuckerlösungen, die  man beim Aufschliessen     mittelst    konzentrier  ter Salzsäure     nach    bekannten Verfahren ge  winnt, enthalten etwa 30 ,wo Zucker und un  gefähr 1,8 % Essigsäure.  



  Die Essigsäure trägt, wie gefunden  wurde, zur Erhöhung des     Aufschliessungs-          vermögen    der Salzsäure bei, und zwar so,  dass für 4 Teile Essigsäure, die in .der Lö  sung vorhanden sind, 1 Teil Chlorwasser  stoff in der sonst zur Auflösung notwendi  gen Konzentration .erspart werden. Wenn  also die Essigsäure beispielsweise auf eine  Konzentration von 12 Gewichtsprozent ge  bracht ist, so braucht diese Säure daneben  nur 37 Gewichtsprozent     HCl    zu enthalten,      um in der Aufschliessung     gleichwertig    mit  einer an Essigsäure freien Salzsäure von  40 Gewichtsprozent     HCl    zu sein.

   So ver  ringert sich der Aufwand an Chlorwasser  stoff, der zur Aufschliessung notwendig ist,  um etwa 8 % der sonst in Umlauf befind  lichen     HCl-Menge.    Ausserdem sind die     Zuk-          kerlösungen,    die beim Aufschliessen ent  stehen, wesentlich ärmer an     HCl    als sonst.  Dadurch wird ihre Haltbarkeit und die Be  ständigkeit des Zuckers beim Eindampfen  dieser Lösungen wesentlich verbessert.  



  Beim Eindampfen der salzsauren Zucker  lösungen geht die Essigsäure grösstenteils in  das salzsaure Destillat über, das nach der  Anreicherung mit     HCl-Gas    wieder zum Auf  schliessen zurückgeführt wird. Indem man  .die essigsäurehaltigen     Abfallsalzsäuren    der  Holzverzuckerung in dieser Weise eine Zeit  lang wieder zur Aufschliessung neuer Holz  mengen verwendet, erhält man     Aufschlie-          ssungsflüssigkeiten,    deren Gehalt an Essig  säure allmählich immer höher wird.

   Ein  Teil der Essigsäure wird gebunden durch  den nicht     verzuckerbaren    Anteil der     zellu-          losehaltigen    Materialien, da das in diesen  enthaltene     Lignin    durch stark essigsäurehal  tige Salzsäure zum Teil     azetyliert    wird. Das  ist für gewisse Verwendungszwecke des     Lig-          nins    ein besonderer Vorzug. Man kann aber  die darin gebundene Essigsäure auch abspal  ten, zum Beispiel durch Erhitzen mit zwei  prozentiger Salzsäure unter Druck auf 110  bis 120  .  



  Diese Nebenreaktion mit dem Holzrück  stand begrenzt die Anwendbarkeit des Ver  fahrens. Es ist daher notwendig, die Essig  säure, nachdem sie die für die     Aufschlie-          Bung    günstigste Konzentration erreicht hat,  aus dem Kreislauf zu entfernen. Dies kann  man in vorteilhafter Weise damit verbinden,  dass man die Salzsäure, welche im Laufe des  Verfahrens durch Wasser verdünnt wurde,  von ,diesem überschüssigen Wasser befreit.  In der Verbindung der beiden Massnahmen,  nämlich des     Aufschliessens    unter Benutzung  der im Prozess selbst angereicherten Essig  säure einerseits mit ihrer ökonomischen und    nutzbaren Abtrennung anderseits liegt ein  wesentlicher Fortschritt gegenüber den bis  her üblichen     Verzuckerungsverfahren.     



  Um die Essigsäure zu gewinnen und auf  genommenes Wasser aus der Salzsäure zu  entfernen, verfährt man beispielsweise fol  gendermassen: Man bringt die wässerige Lö  sung mit einer wasserbindenden Flüssigkeit  zusammen, zum Beispiel mit konzentrierter       Chlorcalciumlauge    oder Schwefelsäure, wo  bei man diese in zwei miteinander kommuni  zierenden Räumen     unterbringt.    In dem einen  Raum tritt die wässerige Lösung in das was  seraufnehmende Mittel, das     "Absorbens".     Dort wird die Temperatur so eingestellt, dass  im wesentlichen nur     Chlorwasserstoffgas    ent  weicht.

   Das     Absorbens    mit dem aufgenom  menen Wasser fliesst dann in den zweiten  Raum, wo aus ihm durch Erwärmen auf  höhere Temperatur Wasser und Essigsäure       abdestillieren.    Durch die Zuführung der  wässerigen Lösung auf. der einen Seite und  das Konzentrieren des     Absorbens    auf der an  dern Seite entsteht ein Kreislauf des Lö  sungsmittels, welcher jedes Pumpen über  flüssig macht.  



  In der beigefügten     Zeichnung    wird diese  Ausführungsform des Verfahrens auch noch  schematisch zum Ausdruck gebracht. Nach       Fig.    1 sind die beiden Räume<I>A</I> und<I>B</I> des  Apparates unten durch das Rohr RR', oben  durch das vorteilhaft U-förmige Rohr U mit  einander verbunden. Sie .sind gefüllt mit  einer     Chlorcalciumlösung    vom spezifischen  Gewicht 1,6. Aus dem Vorratsbehälter S  fliesst das wässerige Gemisch der beiden  Säuren durch das Rohr     ss'    und den Hahn H  unten in A ein.

   Bei einer Temperatur von  <B>130</B> bis 135   entweicht der Chlorwasserstoff  gasförmig durch die Leitung     gg'    in den Kon  densator     K.    Dort schlägt sich mitgerissenes  Wasser in Form einer 38 bis     40%igen    Salz  säure nieder und wird in das Gefäss V ab  gelassen, während das überschüssige Gas in  dem Absorptionsgefäss Q aufgenommen wird.  Die nunmehr verdünnte     Chlorcalciumlauge     fliesst durch<I>U</I> nach<I>B</I> und wird dort etwa  auf<B>150'</B> geheizt. Das Wasser und die Es-           sigsäure    entweichen durch die Leitung     ww'     zum Kondensator     K'    und Vorratsgefäss V'.

    Durch ihr bei diesem Konzentrieren erhöhtes  spezifisches Gewicht fliesst die     Chlorcalcium-          lauge    nach unten und durch RR' nach A.  



  Um die Trennung der Essigsäure von der  Salzsäure zu vervollständigen, ist es vorteil  haft, nach dem in der Zeichnung in     Fig.    2  gezeigten Schema ein Zwischengefäss F in  die Leitung     I7    .einzuschalten. Hier kann die  verdünnte     Chlorcalciumlösung    noch den Rest  mitgenommenen Chlorwasserstoffs in die Lei  tung     tt,'    abgeben. Ferner sind in die     Leitun          aa'    für das ausgetriebene Chlorwasserstoff  gas ein     Wärmeaustauscher    W und der Kon  densator     K    eingeschaltet.

   Hier kondensiert  mitgerissenes Wasser, welches etwas Essig  säure enthalten kann und fliesst aus dem  Trenngefäss F nach A zurück, während durch       ee'    fast ganz trockenes     Chlorwasserstoffgas     den Apparat verlässt.  



  Wenn man von einer wässerigen Lösung  ausgeht, welche     27501'    Chlorwasserstoff und  9 ö Essigsäure enthält, so kann man auf  diese Weise<B>98,8%</B> des angewandten Chlor  wasserstoffes in Form von trockenem Gas  und<B>96,3%</B> der angewandten Essigsäure in  Form einer nur Spuren von     FICl    enthalten  den wässerigen Lösung gewinnen.  



  Der Schutz dieser Erfindung erstreckt  sich nicht auf die Herstellung von Produk  ten, die zur Ernährung von Mensch und Tier  bestimmt sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Verzuckerung von zellu- losehaltigen Stoffen unter Wiedergewinnung und Wiederverwendung der dabei benutzten Säuren, dadurch gekennzeichnet, dass man die bei der Verzuckerung entstehende Essigsäure im Gemisch mit Mineralsäure zu einem neuen Aufschluss verwendet und die Essigsäure auf der dafür günstigsten Konzentration erhält, indem man sie aus einem Teil des vom Zuk- her getrennten Säuregemisches durch Behan deln mit wasserentziehenden Mitteln in rei ner Form abscheidet, wobei auch die Mine ralsäure wiedergewonnen wird. ÜNTERANSPRüCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man mit einer Lö sung von ungefähr 127o Essigsäure und 37 ?o' Chlorwasserstoffsäure verzuckert. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die durch Destillation aus der Zuckerlösung entfernte wässerige Lösung des Gemisches der beiden Säuren einem wasserbindenden flüssigen Medium (Ab sorbens), welches im Kreislauf benutzt wird, an einer Stelle (A) dieses Kreis laufes zur Austreibung der flüchtigeren Chlorwasserstoffsäure zuführt, während an einer andern Stelle (B) des Kreislaufes Wasser und Essigsäure ausgetrieben wer den. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass man die Temperatur des Absorbens an einer Stelle (A) für die Austreibung des Chlorwasserstoffes so niedrig und an einer andern Stelle (B) für die Entfernung des aufgenommenen Wassers und der Essigsäure so hoch hält, dass der Unterschied im spezifischen Ge wicht der Flüssigkeit an beiden Stellen den Kreislauf erzeugt. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die von der einen Stelle (A) nach der andern Stelle (B) durch ein U-Rohr übertretende Flüssigkeit erst in einem Zwischengefäss von mitgerissenem Chlorwasserstoffgas befreit wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet., .dass das ausgetriebene Chlorwas- serstoffgas in einem Wärm.eaustauscher und einem Kondensator von mitgerissenen und essigsäurehaltigen Flüssigkeitsteil chen befreit wird.