NO863018L - Fremgangsmaate ved nedbrytning av lignocellulose. - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen.

Et antall massefremstillingsmetoder har blitt anvendt tidligere for å separere cellulose fiber fra treverk og annet lignocellulose materiale. Den vanlige massefremstillings bruker uorganiske kjemikalier som natrium, kalsium, magne-sium, ammoniakk eller svovel som sulfider eller sulfater i vann. Siden lignin er uoppløselig i vann har de mest frem-gangsrike metoder tidligere modifisert ligninet til vann-oppløselige alkale ligniner eller lignosulfonater. Kraft og sulfitt fremgangsmåtene har blitt meget brukt kommersielt og disse fremgangsmåter utføres ved å bruke resykliserings systemer for gjennvinning av de uorganiske kjemikalier. Imidlertid har det vært en vesentlig mangel på suksess ved å benytte det organi.ke residium fra disse prosesser. Generelt blir de uorganiske kjemikalier og de organiske residier konsentrert som brukte væsker. Disse brukte væsker brennes for å gjenvinne eller ødeleggede uorganiske kjemikalier. Det er en stor bekymring og en finansiell byrde ved massefremstillings industrien å rense luft og vann ut-føringene fra konsentrasjonen og avbrenningsoperasjonene krevet for å gjenvinne massekjemikaliene.

For å elimeinere problemene assosiert med bruken av uorganiske kjemikalier i masse fremstilling har fremgangsmåter blitt undersøkt som bruker lignin oppløsningsmidler så som eddiksyre, maursyre, aceton, dioxan, polyglykol, alkohol, glyserol, fenol og lignende. Oppløsningsmidlene brukes for å løse opp ligninet fra lignocellulose materialet. Imidlertid har disse fremgangsmåter vist seg å være dårlige for industrielt bruk på grunn av de høye omkostninger ved å danne og gjenvinne oppløsningsmidlene og den dårligere kvalitet av den dannede masse.

Av de tidligere anvendte prosesse som bruker ligning oppløsningsmidler har fremgangsmåter som bruker organiske syrer og alkoholer vist seg å være av størst interesse siden disse danner masse av god kvalitet og disse oppløs- ningsmidler produseres fra cellulose og/eller hemicellulose deler av det lignocellulosehodlige materialet.

U.S. Patent No. 3 553 076 angir en fremgangsmåte for masse-fremstilling ved å bruke eddiksyre. I henhold til fremgangsmåten i dette patent er tilstedeværelsen av vann i overskudd vist å være skadelig for å danne masse av god kvalitet på grunn av hydrolyseringen av cellulosen og den nedatte grad av delignifisering. Følgelig brukes konsentrasjoner av eddiksyre som er større enn 50 vekt%. Imidlertid ghør bruken av høye konsentrasjoner av eddiksyre gjenvinn-ingssystemet uakseptabelt fra et kostnadsmessig standpunkt. Videre inneholder trefils normalt ca 50 vekt% vann slik at mengden av eddiksyre som kreves for å oppnå de høye konsentrasjoner er meget stort.

U.S. Patent No. 4 100 016 angir en fremgangsmåte ved

massedannelse som anvender etanol som et lignin løsnings-middel. I denne fremgangsmåten anvendes en 50 vekt% vannlig oppløsning av etanol som kokevæske. På grunn av de høye konsentrasjonene av alkohol som kreves, er gjenvinnings-systemet dyrt og på grunn stort alkoholtap er det nødvendig

å ta i betraktning Statlige restriksjoner for å sikre at alkoholen ikke forlater fabrikken.

Mye forskning har også blitt rettet mot produksjonen av syntetisk drivsstoff fra biomasse. De mest suksessrike ans-trengelser av denne type består av hydrolysering av cellu-losekomponentene til fermenterbare sukkere ved å bruke svovelsyre som katalysator. Hovedproblemene med prosesser av denne type er de lave utbytter, destruksjon av ligninet og hemicellulose komponentene under hydrolysering av cellulosen, de høye gjenvinningskostnader for å separere de dannede produkter og den store krevede energi.

Oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er rettet mot en forbedret fremgangsmåte for å nedbryte lignocellulose materialet og mer spesielt til en massefrembringende prosess som reduserer mengden av vann i nedbrytningen for å redusere hydrolysen av cellulose så vel som å aksellerere delignigifiseringen og fremskaffe et mer økonomisk kjemisk gjenvinningssystem.

I henhold til oppfinnelsen innføres et lignocellulose materiale så som treflis i en nedbrytningsanordning med en kokevæske sammensatt av en ester, et organisk ligninløsnings-middel og vann.

Esteren dannes fra en alifatisk alkohol med 1-4 karbonatomer i molekylet og en alifatisk syre med 1-4 karbonatomer i molekylet mens ligninløsningmiddelet fortrinnsvis enten er en organisk syre inneholdene 1-4 karbonatomer i molekylet eller en alkohol inneholdene 1-4 karbonatomer i molekylet eller en blanding derav. Ligninoppløsnings-middelet er blandbart både i esteren og vannet og de tre komponentene av væskesammensettningen er særpreget ved egen skapen å danne en separat organisk fase og en vanndig fase under visse konsentrasjonsgrenser.

Cellulosematerialet holdes i nedbrytningsanordningen ved en temperatur på 0°C - 230°C i en tilstrekkelig tid for å løse opp ligninet i esteren og oppløsningsmiddelet. Den flytende blanding blir så sluppet fra nedbrytningsanordningen og ført til atmosfæretrykk som forårsaker avkjøling. Avkjøling av væsken vil redusere oppløseligheten til ligninet i de organiske komponenter med det resultat at endel av det oppløste ligning vil felle ut og suspenderes i vannfasen. Væsken blir så overført til en separasjonstank hvor den orgeniske fase inneholdene oppløst lignin og den vanndige fase inneholdene suspenderte væskepartikler separeres.

Den organiske fase innholdene oppløst ligning returneres til nedbrytningsanordningen for en påfølgende nedbrytnings-syklus mens den vanndige fase behandles ytterligere for å fjerne gjenværende organisk materiale og separere ligninet fra vannet.

På grunn av bruken av den store mengde organiske komponenter aksellereres delignifiseringsoperasjonen ved vanlige prosesser som bruker uorganiske kjemikalier. Hoveddelen av de orgeniske materialer d.v.s. esteren og syreoppløsnings-middelet separeres i den organiske fase fra vannet og føres tilbake til nedbrytningsanordningen. Dette forenkler i stor grad gjenvinningssyternet for de organiske materialer.

Ettersom mengden av vann som kreves i nedbrytningsanordningen reduseres i forhold til konvensjonelle prosesser, minimaliseres hydrolysen av cellulose og masser av høyere kvalitet oppnås.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvender også lavere koketemperaturer for gitte trykk i nedbrytningssonen og den krevede tid for å danne masse med kommersielt akseptable egenskaper reduseres.

Som en ytterligere fordel eliminerer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bruken av svovelforbindelser som forårsaker alvorlige miljømessige forurensningsproblemer.

Blekeprosessen kan i vesentlig grad forenkles ved å innføre bleke kjemikalier i vaskesyklusen for massen.

Andre mål og fordeler vil bli gjprt tydelige i løpet av følgende beskrivelse.

Beskrivelse av tegningene.

Tegningene illustrerer den beste metode som for tiden er påtenkt ved utføring av oppfinnelsen.

I tegningene:

Fig 1. er et fase diagram som viser de relative oppløselig-hetsgrader av etyl acetat, eddiksyre og vann i et ternært system; Fig 2. er et strømningsdiagram som illustrerer et porsjons- vis massedannende system som omfatter oppfinnelsen; og Fig 3. er et strømningskat som viser kontinuerlig massedannende system som innebefatter oppfinnelsen.

Beskrivelse av den illustrerte utførelsesform.

I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen settes lignocellulose materiale så som treflis, i kontakt i en nedbrytningssone med en kokevæske. Tre består i hovedsak av cellulose, hemisellulose og lignin med små mengder eksrakter og mine-raler hvor de relative mengder av dette varierer avhengig av tretyypen. En ideell masseoperasjon ville være en som kunne modifisere trestrukturen og/eller separere strukturen i sine enkelte deler og tillate disse deler og bli gjen-bygget som produkter som maksialiserer fordeler avledet fra de individuelle kjemiske og fysiske egenskaper til de enkelte deler.

Nedbrytningsvæsken består av en ester, et organisk løsnings middel for lignin og vann. Esteren er dannet fra en alifatisk syre og alkohol hvor hver inneholder 1-4 karbon atomer i molekylet. Spesifikke eksempler på esteret som kan brukes er metylacetat, etylacetat, propylacetat og butyl-acetat dannet fra å reagere den passende alkohol med eddiksyre. Lignende produkter kan lages fra maursyre, propionsyre og smørsyre. Lignin er oppløselig i esteren, men i mindre grad enn i det organise oppløsningsmiddel.

Ligninoppløsningsmiddelet kan være en organisk alifatisk syre inneholdene 1-4 karbonatomer så som maursyre, eddiksyre, propionsyre eller smørsyre eller en alifatisk alkohol inneholdene 1-4 karbonatomer så som metanol, etanol, pro-panol og butanol eller blandinger av syren og alkoholen.

Nedbrytningsvæsken har følgende sammensettning i vekt%:

Et foretrukket sammensettningsområde for væsken ved å bruke en syre som oppløsningsmiddel er følgende:

Det foretrukkede sammensettningsområde for væsken inneholdene en alkohol som oppløsningsmiddel er som følger:

Treflis inneholdene ca 50 vekt% vann og den spesielle blanding av kokevæske som faller innenfor ovenfor nevnte om-råder, bestemmes ved den ønskede brukte væskesammensettning som tar i betraktning væske til tre forholdet og vann inn-holdet av treverket. Generelt brukes væsken i et vektfor-hold på 1:1 til 20:1 med hensyn til treflisen.

Nedbrytningssystemene ifølge Fig 2 og 3, vil beskrives ved å bruke etylacetat som ester, eddiksyre som ligninopp-løsningsmiddel og vann i nedbrytningsvæsken med det er underforstått at andre estere og syrer og/eller alkoholer kan anvendes.

Som vist i fase diagrammet i Fig 1, er eddiksyre oppløselig både i etyl acetat og vann, mens etyl acetat har kun begrenset oppløselighet i vann. For konsen1 rasjoner av eddiksyre under ca 22 vekt% vil væskeblåndingen skilles i 2 faser, en organisk fase og en andre vanndig fase. Under nedbrytning er det foretrukket og opprettholde konsentrasjonen av eddiksyre under 40 vekt% slik at når væsken føres ut fra nedbrytningsanordningen kan den separeres i 2 faser som nedenfor vil bli beskrevet.

Fig 2m er et strømningsdiagram som viser et porsjonsmasse dannende system som innebefatter oppfinnelsen. Treflisen eller annen biomasse mates til nedbrytningsanordningen 1, gjennom linje 2, mens nedbrytningsvæsken inneholdt i tank 3, pumpes gjennom linje 4 og 5 til den nedre ende av nedbrytningsanordningen 1.

Nedbrytningsprosessen utføres ved en temperatur på 0°C - 230°C og fortrinnsvis ved en temperatur på ca 100°C - 200°C. Hvis en forhøyet temperatur benyttes kan væsken som tilføres nedbrytningsanordningen 1, oppvarmes av damp i en varmeveksler 7.

Nedbrytningen utføres i tid som er tilstrekkelig for i hovedsak å delignifisere lignicellulosematerialet og ligger vanligvis fra ca 1 min - 16 timer, temperaturen og tiden er avhengig av den ønskede kvalitet, utbyttet av massen og mengden og kvaliteten av bi-produktene som skal dannes.

I løpet av nedbrytningen passeres gass-produkter som kommer ut fra øvre ende av nedbrytningsanordning 1, gjennom linje 8, gjennom en varmeveksler 9 for å avkjøle gassene og blir så avlevert til en kjemisk gjenvinningsenhet 10.

I den kjemiske gjenvinningsenhet 10, blir gass produktene fra nedbrytningen så som metanol, metyl acetat, furfural og lignende separert fra etylacetaten, eddiksyren og vann-dampene og ført ut gjennom linje 11. Den gjenvunnede ester, syre og vann tlbakeføres fra den kjemiske gjenvinningsenhet 10, gjennom linje 12 og returneres til nedbrytningsanordning 1.

Under nedbrytningsprosessen utføres endel av væsken fra ned brytningsanordningen gjennom linje 13, og ressykliseres tilbake til linje 4 og returneres til nedbrytningsanordningen gjennom varmeveksler 7 for å opprettholde nedbryt-nings temper a tur en .

Etter at nedbrytningen er fullstendeig blir væsken ført ut fra nedre ende av nedbrytningsanordning 1, gjennom linje 14 og leveres til en vaksetank 15, som er ved omtrentlig atmosfærisk trykk. Ettersom nedbrytningsanordningen virker ved et høyere trykk, vil utføringen til atmosfæretykk redusere temperaturen til væsken. Som et eksempel dersom ned-bry tningstemperaturen virker ved en temperatur på 180°C,

og et trykk på 150 psi, vil utføro&ing til atmosfære trykk redusere temperaturen til ca 100°C. Dampene som resulterer fra utføringen blir ført via linje 16 til den kjemiske gjennvinningsenhet 10, mens væsken føres ut gjennom linje 17 og passerer gjennom skjemene 18 for å fjerne fibrøst materiale. Væsken flyter så gjennom linje 19 til en primær fase separasjonstank 20.

I separasjonstanken 20, vil væsken separeres i to faser, en organisk fase som består av i hovedsak esteren og syren og en vanndig fase som i hovedsak består av vann. Som tidligere bemerket hvis konsentrasjonen av eddiksyre er under 22 %, vil væsken skille seg i to faser. Hvis konsentrasjonen til eddiksyren i nedbrytningsanordningen 1 holdes over 22 % slik at en to-fase separasjon ikke vil inntreffe, kan ytterligere mengder vann og/eller etylacetat tilføres væsken etter utføring for å redusere eddiksyre konsentrasjonen til en verdi under 22 % slik at fase separasjonen inntreffer i tank 20. Hvis ytterligere vann tilføres, kan dette komme fra bunnen av raffinat oppløsningsmiddels gjen-vinningskolonnen 27 gjennom linje 33 eller fordamper

kondensat gjennom linje 50.

Idet lgninet er mindre oppløselig i de organiske komponenter ved en lavere temperatur etter utføring enn ved den høyere nedbrytningstemperatur, vil endel av ligninet separere eller felle ut fra den organiske fase og suspenderes i den vanndige fase i tank 20. Den organiske fase som i hovedsak består av vinylacetat og eddiksyre med oppløst lignin, blir så returnert mellom linje 21 til linje 4 og resyklisert til nedbrytningsanordning 1. Den vanndige fase som i hovedsak består av vann inneholdene suspenderte par-tikler av lignin og som også inneholder en begrenset mengde av ester og syre med oppløst lignin i de organiske komponenter, blir så ført ut fra separator 20 gjennom linje 22 og blir avkjølt til 20°C ved en kjøleanordning 22A og matet til sentrifuge 34 hvor det suspenderte lignin blir fjernet. Den vanndige væske blir så tilført i øvre ende av en ekstraksjonskolonne 23 gjennom linje 35 eller resykli-sere tilbake til primærfase separator 20. Ekstraksjons-kolonnen som virker ved en temperatur på ca 20°C virker for å separere vannet fra de organiske komponenter. Ved en konvensjonell væskeekstraksjonsprosess blir de organiske komponenter omfattende esteren og syren ført ut fra øvre ende av kolonne 23 og innført i sentraldelen til en ekstr-aktløsningsmiddel-gjenvinningskolonne 25 gjennom linje 24, mens vann føres ut fra den nedre ende av kolonne 23, gjennom linje 26 og blir matet til en raffinat oppløsnings-middel gjenvinningskolonne 27.

I kolonne 25, blir esteren og syren separert ved destil-lasjon og syren inneholdene oppløst lignin føres ut fra den nedre ende av kolonne 25, gjennom linje 28 og returneres til væskelagringssyternet 3. Esteren blir ført ut fra den øvre ende av linje 25 gjennom linje 29 og blir ført gjennom linje 30 tilbake til væskelagringssystemet 3. I tillegg kan en del av esteren resykliseres fra linje 30 gjennom linje 31 til nede ende av eksraksjonskolonnen 23 for å hjelpe til med separasjon av de organiske komponenter fra vann.

I kolonne 27 repareres den gjenværende ester fra den vanndige fase og esteren føres ut fra kolonne 27 gjennom linje 32 som er forbundet til linje 30 mens vannet som inne holder oppløste sukkere blir ført ut fra nedre ende av kolonne 27 gjennom linje 33 til en fordamper 36, hvor endel av vannet blir fordampet og det gjenværende blir ført til en brenneenhet 37.

Ligninet gjenvunnet fra sentrifugen 34 blir ført gjennom linje 38 til brenne enhet 37. Ved å brenne ligninet og residiet fra inndampingen kan damp og elektrisk energi dannes for industrielt bruk.

Etter at nedbrytningen har blitt fullstendig, blir massen i nedbrytningsanordning 1 vasket med nedbrytningsvæske. I løpet av vaske syklusen blir væske fra lagringssystem 3 matet gjennom linjene 4 og 6 til sentraldelen av nedbrytningsanordningen og væsken blir tappet fra nedbrytningsanordning 1 gjennom linje 39 til en oppbevaringstank 40. Væsken i tank 40 blir så returnert til linje 4 gjennom linje 41. Vasken hjelper til for å fjerne gjenværende lignin og sukkeret fra massen.

Etter vask med nedbrytningsvæske, blir massen i nedbrytningsanordning 1 underkastet en varmtvannsvask. I dette heneende mates varmt vann i linje 42 til masse gjenvinningssystem 43, hvor det kan brukes på massevaskere når det føres ut fra gjenvinningssystem 43, gjennom linje 44 til linje 4. Det varme vannet blir etter å ha kommet inn i nedbrytningsanordningen gjennom linje 6, ført ut gjennom linje 14 til vasketank 15. Fra utføringstank 15 strømmer vaskevannet gjennom linje 17 og gjennom skjermene 18 hvor det blir overført gjennom linjene 45 og 46 til sekundær fase separator tank 47. I separator tank 47 vil de gjenværende organiske materialer d.v.s. esteren og syren separere som en organisk fase fra vannet. Den organiske fase leveres fra øvre ende av tank 47 gjennom linje 48 til linje 19, hvor den passerer gjennom den primære fase separator 20 mens den vanndige fase føres ut gjennom linje 49 og returneres til linje 4 for resyklisering av vaskevannet. Kondensat fra inndamningsprosessen kan leveres gjennom linje 50 til linje 49 som tillegg til vaskevannet.

Etter at vaskingen har blitt fullstendig blir massen ført ut fra nedbrytningsanordning 1, gjennom linje 51 til massegjenvinnings system 43 hvor den føres ut gjennom linje 52 til andre behandlingsoperasjoner.

Ettersom masse operasjonen holdes ved lett sure betingelser kan massen blekes med hydrogenperoksyd eller andre blekekjemikalier iløpet av nedbrytningsoperasjonen. Mer spesielt kan blekekjemikalier innføres i varmtvannet under vannvask-ingssyklusen slik at massen kan blekes i nedbrytningsanordningen for derved å eliminere dyrt blekeutsyr som normalt kreves i konvensjonele masseprosesser.

Fig. 3 illustrerer oppfinnelsen ved anvendelse i en kontinuerlig massefremstillingsprosess. Treflis eller annen biomasse tilføres gjennom linje 53 til et matesystem 54 og treflisen blir kontinerlig matet fra matesystem 54 gjennom linje 55 til øvre ende av nedbrytningsanordning 56. Ned-bry tningsanordning 56 vil normalt arbeide ved en temperatur i området fra 100°C til 200°C.

Nedbrytningsvæsken som beskrevet i forbindelse med lad-ningsfremgangsmåten fra fig. 2, kan være en kombinasjon av etylacetat, eddiksyre og vann. Væsken er inneholdt i væskelagringssystem 57 og blir kontinuerlig matet gjennom linje 58 til den sentrale del av nedbrytningsanordning 56. I løp-et av nedbrytningen blir en del av væsken kontinuerlig re-sirkulert gjennom ekstern linje 59 og kan oppvarmes ved å passere gjennom varmeveksler 60 ved varmeveksling til damp eller annet oppvarmende medium. I løpet av nedbrytningen blir nedbrytningsvæsken kontinuerlig trukket ut fra nedbrytningsanordningen gjennom linje 61 og strømmer til en vasketank 62 hvor væsken blir ført til omtrentlig atmosfær isk trykk. Trykkreduksjonen vil fordampe de flyktige komponenter å forårsake en vesentlig reduksjon i temperaturen av væsken. De fordampede komponenter som kommer fra utskyl-lingen blir ført fra tank 62 gjennom linje 63 til det flyktige kjemiske gjenvinningssystem 64. I gjenvinningssystem 64 blir de meget flyktige komponente såsom metanol, metylacetat, furfural og lignende separert fra den fordampede væske og føres ut gjennom linje 65. Den gjenværende flytende væske blir så ført ut fra system 64 gjennom linje 66 og returneres til treflismatesystem 54. Væsken som blir returnert gjennom linjen 66 kan forvarmes ved å passere gjennom en varmeveksler 67 i varmeutveksling med de fordampede produkter som strømmer gjennom linje 63.

Den brukte væske føres ut fra vasketank 62 gjennom linje 68 og passerer gjennom skjermene 69 for å fjerne det fibrøse materiale og strømmer så gjennom linje 70 til fasesepara-tortank 71 som virker på en lignende måte som separatortank 20 i første utførelsesform. Komponentene til nedbrytningsvæsken justeres i konsentrasjon enten i nedbrytningsanordningen eller i tank 62, skjermene 69 eller tank 71 slik at en faseseparasjon inntreffer i tank 71. Som tidligere beskrevet fylles væsken i en organisk væske som inneholder i hovedsak esteren og syren med oppløst lignin og en vandig fase som inneholder utfelt lignin sammen med en liten mengde av de organiske komponenter som i sin tur inneholder oppløst lignin. Den organiske fase føres ut fra separatortank 71 gjennom linje 72 og mates kontinuerlig til nedbrytningsanordning 56 gjennom linje 58 mens den vandige fase føres ut fra faseseparator 71 gjennom linje 73 og avkjøle-anordning 100 til sentrifuge 80 hvor det utfelte lignin blir fjernet fra vannet. Vannet føres ut fra sentrifugen gjennom linje 81 og pumpes til ekstraksjonskolonne 74 mens det utførte lignin fra sentrifugen 83 mates til en brenneenhet 84 lignende brenneenhet 37 i foregående utførelses-form.

Ekstraksjonskolonne 74 virker på en lignende måte som kolonne 23 og virker for å separere den vandige fase fra den gjenværende organiske fase. Den gjenværende organiske fase som består av esteren og syren med oppløst ligning føres ut fra øvre ende av ekstraksjonskolonne 74 gjennom linje 75 og en del av de organiske komponenter mates til sentraldelen av ekstraksjonsoppløsningsmiddel gjenvinningskolonne 77 mens den gjenværende del av de organiske komponenter passerer gjennom linje 78 og returneres til væskelagringssystem 57.

I kolonne 77 blir acetaten og eddiksyren separert ved des-tilasjon og eddiksyren føres ut fra nedre ende av kolonne 77 gjennom linje 86 og blir returnert gjennom linje 78 til væskelagringssystem 57 mens esteren føres ut fra øvre ende av kolonne 77 gjennom linje 87 og tilbakeføres til ekstraksjonskolonne 74 gjennom linje 88 og returneres til lagringssystem 57 gjennom linje 88 og 78.

I kolonne 82 repareres gjenværende ester fra vann og esteren føres ut fra øvre ende av kolonne 82 gjennom linje 90 som er koblet til linje 88 mens vannet som inneholder opp-løste sukkeret blir ført ut fra nedre ende av kolonne 82 gjennom linje 91. En del av vannet resirkuleres tilbake til sentrifuge 80 mens den gjenværende del mates til fordamper 92 for inndamping. Kondensate fra fordampningsprosessen kan retureneres gjennom linje 93 til et massegjenvinningssystem 94 og brukt for massevasking eller for å vaske fibre på skjermene 69 gjennom linje 89.

Etter at nedbrytningen er fullstendig og den brukte væske fjernet fra nedbrytningsanordning 56 kan massen vaskes med varmt vann for å fjerne gjenværende brukt væske og lignin fra massen. I dette henseende tilføres vann i gjenvinningssystem 94 gjennom linje 96 og vannet strømmer gjennom linje 95 og 97 til nedre ende av nedbrytningsanordning 56 og blir sirkulert fra nedbrytningsanordningen gjennom linje 61 til skylletank 62 og faseseparator 71 som tidligere beskrevet i

første utførelsesform.

Massen blir så skyllet fra nedbrytningsanordning 56 gjennom linje 98 til massegjenvinningssystem 94 og kan så føres gjennom linje 98 for ytterligere behandling på en passende måte. Det foredlede blekede masseprodukt går ut i linje 99.

De følgende eksempler illustrerer fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen:

EKSEMPEL I

Etylacetat, eddiksyre og vann i forhold på 33,3/33,3/33,3 vektprosent henholdsvis ble tilsatt treflis inneholdende ca 83 vektprosent O.D. treverk. Væske til treforholdet ble variert fra 4:1 til 10:1 som vist i tabell I. Systemet ble oppvarmet til 170°C i 2 timer. Etter oppvarming ble etylacetaten/eddiksyre, vannoppløsningen inneholdende det opp-løste lignin, andre ekstrakter og oppløste sukkeret og polysakkariden tappet fra trefibrene og trefibrene ble først vasket med fersk væske i samme forhold som kokevæsken og så med aceton. Utbyttet av masse, kappatall og massebe-tingelser er vist i tabell I.

EKSEMPEL II

Ytterligere forsøk ble utført som beskrevet i eksempel I men ved forskjellige koketider som vist i tabell II. Et høyt masseutbytte ble erholdt med en liten koketid og et etterbehandlende trinn som vist i følgende tabell.

EKSEMPEL III

Ytterligere forsøk ble utført som beskrevet i eksempel I men med forskjellige forhold mellom de tre primære komponenter av kokevæsken nemlig etylacetat/eddiksyre/vann og ven forskjellige tider og temperaturer som vist i tabell

III.

EKSEMPEL IV

Ytterligere forsøk ble utført som beskrevet i eksempel I men ved å bruke aspargestre som vist i tabell IV.

I massefremstillingssystemet ifølge oppfinnelsen blir to-fasevæsken-væskeseparasjon i eller utenfor nedbrytningssonen kontrollert ved konsentrasjonen av de individuelle komponenter dvs. esteren, ligninoppløsningsmiddelet og vann. I det systemet i hovedsak reduserer mengden vann som kreves i nedbrytningsanordningen blir hydrolysen av cellulose hemmet og deligninfisering blir aksellerert. Oppfinnelsen fremskaffer også et mer økonomiske kjemisk gjenvinningssystem .

Oppfinnelsen reduserer tiden som kreves for å danne masse med akseptable kjemiske og fysiske egenskaper å tillate bruken av lavere koketemperaturer og lite trykk i nedbrytningssonen.

Systemet resulterer også i dannelsen av høyere masseutbytte og masse med høyere styrke.

Som ytterligere fordel eliminerer massesystemet bruken av svovelforbindelser som forårsaker alvorlige miljømessige forurensningsproblemer.

Oppfinnelsen letter også blekning av massen for blekekjemi-kalene kan tilsettes vaskevannet slik at blekingen kan ut-føres uten behov for dyrt og komplisert tilleggsblekeut-styr.

Selv om forutgående beskrivelse har illustrert fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendt for masseproduksjon er det underforstått at fremgangsmåten også kan anvendes for å danne lavmolekylvektsforbindelse såsom sukkeret og andre kjemikalier for konvertering til syntetisk brennstoff fra biomasse.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte for å modifisere strukturen av lignocelluloseholdig materiale, karakterisert ved at den omfatter trinnene og introdusere i en nedbrytningssone et lignocelluloseholdig materiale og en nedbrytningsvæske inneholdene flytende komponenter omfattende en organisk ester, et organisk lignin oppløsningsmiddel i stand til å oppløse lignin og vann hvor de flytende komponenter er i stand til å danne en enkel flytende fase for nedbrytning under visse konsentrasjonsgrenser og istand til å danne tofase væskesystem under andre konsentrasjonsgrenser etter nedbrytning for separasjon av væskekomponentene og fjerning av likvidet samt nedbrytning av lignocellulose materiale ved en temperatur fra 0°C til 230°C.

2. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at den organiske ester er dannet fra en alifatisk syre inneholdene 1 til 4 karbonatomer og en alifatisk alkohol inneholdene 1 til 4 karbonatomer og hvor ligning oppløs-ningsmiddelet er valgt fra gruppen omfattende en alifatisk syre inneholde 1 til 4 karbonatomer, en alifatisk alkohol inneholdene 1 til 4 karbonatomer og blandinger derav.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at esteren omfatter etylacetat og hvor lignin oppløs-ningsmiddelet omfatter eddiksyre.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at esteren utgjør fra 1 til 98 vekt-% av væsken, ligning oppløsningsmiddelet ugjø r fra 1 til 90 vekt-% av væsken og resten er vann.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at lignocellulosemateriale omfatter treflis.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at lignocellulosemateriale er tilstede i nedbryt ningssonen i en mengde fra 1:1 til 1:20 pr. vekt med hensyn til væskeblåndingen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den i tillegg omfatter stegene og vaske det gjenværende nedbrutte celluloseholdige materiale i nedbrytnings— sonen med en vaske væske.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den ytterligere omfatter stegene og innebefatte bleke kjemikaliet i vaskevæsken.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter de ytterligere steg og opprettholde de relative konsentrasjoner av væskekomponentene slik at væsken separeres etter nedbrytning til i hovedsak en vandig fase og i hovedsak en ikke-vandig fase og å utfelle en del av det oppløste lignin fra den ikke-vandige fase og suspendere det utfelte lignin i den vandige fase og separere det suspenderte lignin fra den vandige fase.

10. Fremgangsmåte for å modifisere strukturen av lignocelluloseholdig materialet, karakterisert ved at den omfatter stegene og innføre i en nedbrytningssone et lignocelluloseholdig materiale og en væskeblanding omfattende en organisk ester ved et organisk lignin oppløsnings-middel i stand til å oppløse ligninet og vann, bryte ned det lignocelluloseholdige materiale ved en temperatur i området på 0°C til 230°C for i hovedsak å oppløse ligninet i esteren og i oppløsningsmiddelet og å opprettholde de relative konsentrasjoner av esteren, oppløsningsmiddel og vann slik at væskeblåndingen vil separeres til i hovedsak en vandig fase og en i hovedsak ikke-vandig fase, felle ut en del av det oppløste lignin fra den ikke-vandige fase og suspendere det utfelte lignin i den vandige fase og å separere den utfelte lignin fra den vandige fase.

11. Væskeblanding for å modifisere strukturen av lignocel luloseholdig materiale, karakterisert ved at den omfatter en organisk ester dannet fra en alifatisk alkohol inneholdene 1 til 4 karbonatomer og en alifatisk syre inneholdene 1 til 4 karbonatomer, et organisk lignin oppløsningsmiddel valgt fra gruppen bestående av en alifatisk syre inneholdene 1 til 4 karbonatomer og en alifatisk alkohol inneholdene 1 til 4 karbonatomer og blandinger derav og vann og de relative konsentrasjoner av esteren, opp-løsningsmiddelet og vannet er slik at en enkel væskefase kan fremstilles for nedbrytning og et flytende to fase system kan fremskaffes etter nedbrytning.

12. Blanding ifølge krav 11, karakterisert ved at esteren er etylacetat og oppløsningsmiddelet er eddiksyre.

13. Blanding ifølge krav 11, karakterisert ved at esteren uggjør fra 1 til 98 vekt-% av blandingen, oppløsningsmiddelet utgjør fra 1 til 90 vekt-% av blandingen og resten er vann.