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WO1979000119A1 - Process allowing the delignification and the transformation into sugar of lignocellulose vegetal materials by using organic solvents - Google Patents

Process allowing the delignification and the transformation into sugar of lignocellulose vegetal materials by using organic solvents Download PDF

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WO1979000119A1
WO1979000119A1 PCT/CH1978/000016 CH7800016W WO7900119A1 WO 1979000119 A1 WO1979000119 A1 WO 1979000119A1 CH 7800016 W CH7800016 W CH 7800016W WO 7900119 A1 WO7900119 A1 WO 7900119A1
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WO
WIPO (PCT)
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lignocellulose
solvent mixture
acid
lignin
solvent
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/CH1978/000016
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German (de)
French (fr)
Inventor
L Paszner
P Chang
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THERMOFORM AG
Original Assignee
THERMOFORM AG
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/20Pulping cellulose-containing materials with organic solvents or in solvent environment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/34Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/38Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • C07D307/40Radicals substituted by oxygen atoms
    • C07D307/46Doubly bound oxygen atoms, or two oxygen atoms singly bound to the same carbon atom
    • C07D307/48Furfural
    • C07D307/50Preparation from natural products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials

Definitions

  • the invention relates to a new acid-catalysed hydrolysis process for the rapid dissolution of lignin and hemicellulose from forest and agricultural materials and the production of cellulose fiber material or its conversion products, lignin and sugars or their conversion products.
  • the invention relates in particular to the reduction in the time required for separating the cellulose fiber from lignocellulose and the recovery of the fiber in a high degree of polymerization, for which purpose a new solvent mixture, which consists of water and a liquid organic solvent, catalyzed by an acidic additive , which adjusts the solvent to pH in the range of 3.5 to 1.7.
  • a cooking liquid of water and an organic solvent, which contains an acid catalyst is used, with which the lignin contained in the lignocellulose at elevated temperatures in the range from 160 to 210 ° C. rapidly and without the formation of derivatives is dissolved out and hemicellulose is hydrolyzed, so that the lignocellulose is converted within a few minutes to a pulp from a dispersion of cellulose fibers in a solution of lignin and sugars.
  • Such pulps have a low lignin content and are well suited for paper production or for solution / regeneration processes or as feed for ruminants.
  • the lignin-free residue of the lignocellulose can be further hydrolyzed by boiling for a long time in the same solvent mixture, whereby a powder of low degree of polymerization or. Sugar or dehydration and degradation products of sugar such as furfural and organic acids can be obtained.
  • the lignin and sugar obtained can be used as raw materials in the phenol, sugar and sugar fermentation industry.
  • Wood consists of about 40 to 50% by weight of cellulosic polymer in the form of a powder, namely a polymer of ⁇ -anhydroglucoside units, about 15 to 20% by weight of hemicellulose, which consists of mannose, xylose and other hexose and pentose sugars and uronic acids, and about 20 to about 30 wt .-% lignin, which consists of a number of lignin substances from phenolic structural units in polymeric form. Waxes, rubbers and masked mineral compounds can be present in different quantities as further components.
  • the aim of the wood recycling process is to separate its components as cleanly as possible and with the least possible degradation of the components or the sub-component of a component, i.e. to win every component in. natural form.
  • the processes for separating the cellulose fiber require the removal of as large a portion of the lignin as possible so that the fibers are dispersed into a pulp, a fiber with high binding capacity is obtained and as little bleaching as possible is required.
  • the usability of cellulose as animal feed is greatly improved if the residual lignin content is reduced to below 5.3. Since the lignins and hemicellulose surround the crystalline cellulose fibers as the layers forming the cell walls, the removal of these amorphous, relatively porous substances by chemical attack was the basis of most known separation processes.
  • the invention is an improvement on the known processes using organic solvents to release the cellulose fiber and consists in an optimal combination of liquid organic solvent in a mixture with water, which is able to penetrate excellently into hemicellulose and lignin and to contribute the acidic catalytic compound contained in it so that the acidic mixture of lignin and hemicellulose can rapidly hydrolyze and dissolve the hydrolysis products releasing a high strength cellulose fiber.
  • Hardwoods, softwoods, and agricultural lignocellulosic material such as straw, bagasse, grass, and bamboo are rapidly converted to dispersions of fibrous material in a liquid containing sugar and lignin when dissolved at about 180 to 200 ° C with, for example, ethanol or acetone as the organic solvents and hydrochloric acid or oxalic acid as the acidic catalyzing compound dissolved in the solvent mixture.
  • ethanol or acetone as the organic solvents
  • hydrochloric acid or oxalic acid as the acidic catalyzing compound dissolved in the solvent mixture.
  • other solvents and acid catalysts according to the invention can also be used to separate the cellulose fibers.
  • the main object of the invention is therefore a cooking liquid with which cellulose fibers can be separated extremely quickly in a relatively undegraded state.
  • Another object is to provide a new hydrolyzing solvent mixture containing an acid catalyst which is inexpensive and. for a process in individual batches or a continuous separation of fibers and their dispersion into a pulp in a solution from which lignin and sugar of high purity can be obtained.
  • Another object of the invention is a cooking liquid which can be used either to separate cellulose fibers or to saccharify lignocellulose to a desired degree, including virtually complete dissolution of the wood.
  • Figure 1 is a schematic representation that shows which products are obtained by the process when lignocellulose is treated for different lengths.
  • Figures 2A, 2B and 2C are schematic representations of an apparatus for performing the method with which the products of Figure 1 are obtained.
  • the accessibility of the cellulose in lignocellulose to the cooking liquid initially depends on the ability of the solvents to swell and dissolve the lignin, in particular the high molecular weight lignins present in the cell wall layers. It is also known that the swelling and dissolving power of solvents for lignin increases as their hydrogen bonding capacity increases and their solubility parameters, which indicate the cohesive energy density of the solvent, approach a value between 10 and 13. The meaning of this parameter results, for example, from "Solubility of Non-Electrolytes" by JH Hildebrand and RL Scott, 1951, Edition III, Reinhold Publishing Company, New York, in particular Chapter X. The lignin solubility becomes in the article by CH. Cshuer, "Solvent Properties of Lignin and Their Relation to Solubility, Swelling, Isolation and Production of 'Lignin", Ind. & Eng. Chem. Vol. 74, pp. 5061-5067.
  • solubility of lignin is limited to solvents with a solubility parameter in a narrow range of generally between about 10 and 13 units, which are arbitrary numerical values are assigned to the vapor pressure measurements and correspond to an optimal infrared shift for -OH-OD of 0.14.
  • water has a limited solvency for certain lignins and is able to dissolve primarily monomer units of a polar nature.
  • Medium to low molecular weight lignins are capable of dissolving in the low molecular weight aliphatic alcohols, while dioxane, acetone and pyridine have proven to be excellent solvents for all molecular sizes present in lignin preparations obtained by mild extraction methods.
  • the improved lignin solubility of the solvent in admixture with water can be related to the improved hydrogen bonding capacity of the mixture over either pure water or pure liquid solvent.
  • the improved hydrogen binding capacity results from the phenomenon of the volume reduction of a mixture of the same volume of ethanol or acetone and water and in particular from the strong development of air bubbles and the turbidity of a mixture of ethanol or acetone with acidified water which contains gases dissolved in the air.
  • the volume shrinkage when mixing equal volumes of acetone and water is about 4%, for equal volumes of ethanol and water 2%, which indicates different cohesive energy densities.
  • Effective hydrolysis of lignocellulose is achieved when the mixing ratio of organic liquid solvent to water is in the range of about 30 to 70 parts of solvent to 70 to 30 parts of water. Since the simultaneously hydrolyzed sugars and lignins must be taken up by the common solvent mixture during a cooking operation, the solvent mixture must be used in excess - usually in an amount of 4 to 12 times the weight of the wood - and also a sufficient amount of water , especially during the later stages of cooking, during which the carbohydrate is on solubility of the solution will be critical to solubilize the sugars that are largely insoluble in the organic solvent.
  • the solvent mixture also has a significant influence on the adjustment of the ionic strength and the dissociation of the acid catalyst dissolved in the mixture.
  • different hydrolyzability can result if an aqueous amphiprotic solvent of water and ethanol or an aqueous aprotic solvent mixture, such as water and acetone, is mixed with the same amounts of a particular acid catalyst.
  • Such a difference can be used to advantage in such a way that the rate of hydrolysis is accelerated during the initial boiling, while at the end of a boiling process the least possible impact on the cellulose is desired, so that undegraded fibers of high purity are released from the solvent mixture become.
  • the combined presence of protons from the dissociated acid and liquid solvent favors the penetration of the cell wall layers and differential sources of the components, so that soluble hydrolysis products, which are quickly absorbed by the liquid, are formed.
  • all acids can of course be proton donors, it has been found that different acids, when dissolved in the aqueous solvent mixture, have different fiber separation properties. For example, some acids have practically no fiber separation capacity even at a temperature above 200 ° C., while other acids have very different effects, so that only a relatively small number of acids have proven to be practically usable.
  • Mild hydrolyzation catalysts are generally suitable for the production of pulps for paper production, while a cellulose of high purity, albeit with a lower degree of polymerization - hereinafter referred to as "DP" - is best obtained using strong acids in the solvent mixture, where strong acids are then required if complete wood saccharification is to be achieved. It could have been expected that strong acids with high dissociation constants, i.e. close to uniformity, faster and more potent hydrolyzing agents than complex acids and organic acids with low dissociation constants. However, the acidified solvent mixtures do not meet these expectations.
  • Acidity is a macroscopic property that indicates the ability of the solution to make protons available for reaction with a base or for the termination of a transfer process, and is based on measurements based on conventional singles ionic activities are based, such as determinations of pH, dissociation constants and pK values. The acidity is most accurately represented by the single electrode potentials.
  • the ionic strength usually results fairly accurately from the entropy of ionization, which is different for different acids, mainly due to the action of the anions present in mixtures of solvents and solutes.
  • the effects of the solvent in question must be taken into account because the interactions between solvent and ions modify the mobility of the ions, the ion potential and the kinetic energy of the ions.
  • the electrostatic hydrogen binding capacity of solvents and their self-dissociation are usually considered to be the cause of changes in the ionization constants of acids in solution.
  • the dielectric constant of a solvent modifies the activity coefficient of dissolved charged particles.
  • lowering the dielectric constant of the solvent lowers the activity coefficients of the protons and the solvated anions, which also lowers the ionization constant of the acid.
  • Amphiprotic solvents have good proton stability because free protons are scarcely available because of their combination with some solute / solvent species that have the same character in such solvents. Variations in proton acceptor / donor capacities of amphiprotic solvents depend on the acid strength and base strength of the solvent itself, so that when two amphiprotic solvents have the same autoprotolytic constants, namely dissociation or ion product constants, very different effects on the acid behavior of such solvents can be observed . This arises from the fact that the interactions between ions and solvents are usually stronger than the interactions between the uncharged particles, causing solvation of the acid anions in question to become unequal in the various solvent systems.
  • the acid strengths depend on the type of solvent system. These effects can be taken into account if an acidic additive is selected for a solvent mixture of the desired hydrolyzing capacity, for example if the hydrolyzing capacity is to be sufficient to break down hemicellulose to sugars but not to attack the glucan.
  • solvent mixtures are mixed with acids which must be present in a molarity above 0.025 to 0.05 in order for the pH to be adjusted to 2.5 or below, the effect of the mixture on the separation of cellulose fiber from lignocellulose is moderate, because of this Acids require long cooking times and / or high acid concentrations and thus high energy consumption and lead to extreme depolymerization of the cellulose.
  • Lignocellulose impregnated with the hot, aqueous, acidified organic solvent mixtures according to the invention are currently subject to delignification and saccharification by the solvent mixture, so that the constituents are progressively separated from one another.
  • the geraic only penetrates and hydrolyzes the easily accessible hemicellulose and lignin, and the dissolved hemicellulose sugar and lignin are fed into the main part of the mixture, from where they can be removed by withdrawing the liquid to avoid decomposition and theirs To enable extraction in a very pure state.
  • a disorderly hydrolysis of the glucan which begins at the accessible locations of the cellulose fibers, which are exposed by the removal of hemicellulose, progresses to the microfibers and crystallites and at the appropriate time, the cellulose depolymerized to a low DP.
  • the strong acids - hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid - at molar concentrations below 0.05 as acidic catalyzing compounds in the solvent mixture have the ability to lower the DP value so quickly that at the time when cooking caused mechanical Fiber separation, for example by refining or grinding the lignocellulose residue, has been made possible, the DP value has already been greatly reduced.
  • a suitable water-soluble, volatile organic solvent such as methanol, ethanol, i- or, is expedient in order to obtain pulps with superior DP values of high quality nPropanol, butanol, acetone, methyl ethyl ketone, dioxane or pyridine, and a weak acid such as maleic, oxalic, L-apple, succinic, o-phthalic, nicotinic or trifluoroacetic acid, in a molar concentration between 0.025 and 0 , 05 used.
  • one of the strong acids buffered by admixing a neutral salt of the acid so that the pH of the solvent mixture is adjusted to about 2.2 or below, can be introduced into the aqueous-organic solvent mixture, so that a separation of cellulose fibers with high DP Values can be achieved.
  • the lignin released from the solvent mixture can be obtained in the uncontaminated state by separating it from the mother liquor by distilling off the volatile component. It is obtained in a sugar-free state in such a form that it can be dissolved in the usual organic solvents, such as acetone, ethanol, dioxane, pyridine, DMSO, methyl cellosolve and tetrahydrofuran.
  • the dissolved carbohydrates which are in monomeric form, can easily be separated from the remaining liquid and can be worked up further, for example by fermentation, dehydration, reduction, hydrogenation, etc.
  • the saccharification effect of the solvent mixture on the glucan has been found to follow first order kinetics, i.e. gives about 5 to 10% glucose yield per minute cooking time at 200 ° C.
  • Products best quality fiber pulp, lignin solution, xylose or mannose sugar, reducing sugar;
  • FIG. 1 illustrates the progressive decomposition of lignocellulose and the ways in which products of special process variants are obtained.
  • Example I the dissolving power for the constituents of cellulose from acidified aqueous-organic solvents is compared.
  • ethanol / water / acid mixtures and acetone / water / acid mixtures are compared in terms of their effects on 100 g aspen or Douglas fir schnitzel.
  • Each 100 g of this schnitzel was introduced together with 1200 ml cooking liquid from water and organic solvent 50:50 into a test cellulose cooker, two batches being impregnated with an acetone-containing mixture and the other two with an ethanol-containing mixture. All liquids contained 0.07% by weight HCl as a hydrolyzing catalyst.
  • the values in the table show the superior dissolving power of the mixture of water, acetone and HCl, since the complete flushing of Douglas fir, a type of wood that is difficult to process, required only 20 minutes. If ethanol is used as the organic solvent in the cooking liquid, yields of pulp of not less than 24% are obtained even if the cooking time is extended to 60 minutes.
  • Cooking times shown in the table include an initial interval of 5 minutes during which impregnation and limited hydrolysis began while the feeder was heated to process temperature in a glycerol bath kept at 200 ° C.
  • Example II The influence of the acid concentration and the attack of the acid were compared at a constant temperature of 200 ° C. only for aspen wood within a limited range of the water to solvent ratios.
  • All HCl cooking procedures were carried out with a solvent mixture of water and acetone using a wood: liquid weight ratio of 1:10; all oxalic acid cooking was carried out with 0.5m acid and a solvent mixture of water and ethanol with a ratio of wood: liquid of 1:10.
  • the HCl / KCl acid / salt mixture was 0.0692m KCl and 0.0108m HCl in a 60:40 by volume mixture of ethanol and water, and the wood: liquid ratio was 1: 8.
  • the indicated pulp yields are to be understood as% by weight of the feed. Amounts of sugar and lignin are to be understood as percent of the ultimate yield achieved by the hydrolysis process used.
  • the whole wood contained a total of 19% separable lignin, a total of 74% separable holocellulose, 56.3% separable cellulose and 17.9% separable hemicellulose consisting of 1.9% mannose and 16.0% xylose.
  • the values given show that an increase in the acid concentration from 0.01 m to 0.02 m when using HCl has little or no effect on the reaction rate constant at constant reaction temperature and somewhat different ratios of organic solvent: water. However, when the concentration tripled - from 0.02m to 0.06m, there was a significant effect, and% the influence of increasing the acid concentration at the higher concentrations is comparable to that of increasing the temperature on the rate of hydrolysis.
  • the tear length of the cellulose pulp is strongly dependent on the residual viscosity, i.e. affects the degree of polymerization of cellulose after isolation of the fiber. Strong acids, even at low concentrations, are not specific in their hydrolysis activity in that they hydrolyze, i.e., link all glycosidic linkages in lignocellulose, including those found in high order areas. Hydrolyze amorphous, mesomorphic and crystalline cellulose.
  • a very much higher DP value of the cellulose fiber can be achieved by using shorter delignification times if an aqueous-organic solvent mixture catalyzed with oxalic acid is used. DP values of the released fiber were found to be close to those of practically undegraded natural fiber.
  • the acid / salt mixture contained 0.0692m KCl and 0.0108m HCl in the ethanol / water mixture 60:40 by volume so that the impregnation mixture had a pH of 2.2. Yields and DP values of the remaining cellulose are summarized in table VT.
  • the degree of polymerization was determined by the method of using an iron / tartaric acid / sodium complex.
  • the wood: liquid ratio was 1:12 when using aspen wood and 1: 8 when using spruce wood, except for cooking spruce wood with HCl, where a wood: liquid ratio of 1:10 was used.
  • the semi-mechanical or semi-chemical pulps are a compromise between the high yields of mechanical pulps, e.g. wood pulp, and the very firm chemical pulps, in that a better pulp with less damaged fibers can be obtained if part of the material connecting the fibers, namely the Lignins and the hemicelluloses, removed and the fiber network is softened by chemical action so far that only low tensile forces are required to loosen the fiber groups.
  • Such an improved pulp is obtained in a lower yield, but with a higher sheet strength and in a much shorter time than is required to produce a pulp by chemical action alone.
  • the process of the present invention can be easily carried out for the production of very high strength webs at low cost and in a short time, cooking either in single batches or continuously, or either in only one step or in two steps using a mixed solvent of either Water and ethanol and water and acetone and a weak acid or a buffered strong acid can be carried out as a catalyst.
  • the delignification and hydrolysis of, for example, shredded wood, straw, sugar cane or bagasse can be used in one Pulp boiler temperature of about 180 ° C usually take only 3 to 5 minutes.
  • the lignocellulose residue has softened but still retains its initial structural shape when the material is stirred in a liquid and can still be easily processed into a fiber dispersion, i.e. a pulp, by passing it through one or more high pressure grinders, in which he is subjected to high liquid shear forces, so that a thermomechanical pulp is formed. Lignin contents of 5 to 6% can be achieved and a pulp with extremely high strength is obtained.
  • the cooking liquid or liquids can be processed further in the manner described below in order to obtain organic solvent and other dissolved materials.
  • a DP value for bleached pulp of over 800 and a minimum content of ⁇ -cellulose of 85% or above is required. According to the present invention, these requirements are met, as described in more detail below.
  • the present invention largely reduces the cost of delignification, and a residual lignin content of less than 5% is obtained in a short cooking time.
  • a number of experiments were carried out with 100 g of air-dried aspen, Douglas fir, spruce, bagasse and wheat straw. Each feed was placed in a stainless steel pulp cooker along with a 60:40 solvent mixture of acetone and water that was 0.02m hydrochloric acid. The cooking temperature was 195 ° C after a heating time of 6 to 7 minutes and different cooking times were used. Yields, residual lignin contents and digestibility are summarized in Table VIII.
  • the above values show that it is possible according to the method according to the invention to produce an excellent cattle feed from plant material which has hitherto been difficult or impossible to use.
  • extracting by-products from the cooking liquid, such as lignin, sugars, and recycled solvent the costs of carrying out the process and the installation required for this are reduced.
  • the device used can be a one-step cooker, an open trough being used for the impregnation with the solvent mixture at room temperature.
  • the system consists of a pressurized feeding device for the wood particles, a gate that can withstand a pressure of 35 dar, a heating system, a high-pressure heating and injection system for liquids, return lines, a cooling and washing device on the bottom, a centrifuge with a flushing device , a simple flash evaporator for solvent recovery, a mixer for the feed and a pelletizer for the pulp.
  • Some organic acids which promote fiber separation in a mixture with aqueous-organic solvent mixtures, have particular advantages if the aim of the hydrolysis is to dissolve hemicellulose and lignin, but to obtain a high DP of the fiber by gradually decomposing at the cooking temperature, which limits their action to the glucan.
  • oxalic acid decomposes to CO 2 and at the higher cooking temperatures H 2 O and salicylic acid to phenol. and CO 2 , so that the initially rapid hydrolysis with the 0.05 m catalyst at the beginning of the boiling results in an early release of the fiber by the solvent mixture thus catalyzed. enables while the hydrolysis effect, when the cellulose is exposed, is milder.
  • the rate of loss of wood substance is about 2.5% for every 5 minutes of cooking time extension after an initial heating-up time of about 7 minutes.
  • the fiber is released in aspen in a cooking time of 7.5 minutes and in spruce in a cooking time in 8.5 to 9 minutes.
  • the low cooking losses indicate that the decomposition of the acid favors the maintenance of high fiber DP values.
  • the pulp cooker is a container in which inlet and outlet openings are arranged at a large distance from one another at opposite ends of the container and is equipped with means for moving the lignocellulose and the solvent mixture, the relative movement between flowing liquid and progressive lignocellulose can be chosen in this way that the yield and production of the products as well as the fiber quality are optimal.
  • liquid and solids are conducted in parallel or in countercurrent depends on the goal of cooking. In general, the delignification effect of cooking is greatest when the highest acid concentration is present at the start of cooking. The hydrolyzing capacity is greatest by running the solvent mixture and lignocellulose in parallel. If, however, temperature-sensitive hemicellulose sugars are to be obtained in the highest possible purity, the residence time of the liquid must be as short as possible in order to avoid acid-catalyzed thermal conversion of xylose and mannose, so that in this case the countercurrent flow is preferred.
  • lignocellulose chips are continuously thrown from the conveyor belt 1 as a feed onto a screw 2 and are fed through this to a high-pressure screw 3 of a pre-impregnation device 5 at a certain speed.
  • the cutlets that arrive at the end of the snail are marked with a Solvent mixture, pumped by the pressure pump P and fed through inlet 4 at the inlet end of this device, preheated to a temperature above 100 ° C and preferably 150 ° C to initiate the impregnation.
  • the wetted chips are introduced into the first container 9 of a two-stage cooker 100 via the high-pressure screw conveyor 6.
  • the chips are mixed and pretreated with a first, preheated cooking liquid which is fed through line 7 and storage tank 8 and the heating device 7A.
  • This liquid is composed so that it can dissolve lignin and partially hydrolyze hemicellulose and can consist of 70 to 30 parts of acetone and 30 to 70 parts of water, preferably about 50 parts of solvent and 50 parts of water.
  • the liquid may consist of ethanol and water in the same ratio and contains such an amount of catalyzing acidic compound, which may be oxalic acid, that it is present in the solvent mixture at a concentration of 0.025m to 0.05m and the mixture has a pH in the range of 3.5 to about 1.7, preferably about 2.2.
  • the ratio of wood: liquid in the impregnation zone is kept between 1: 4 and 1:15, preferably around 1:10.
  • the temperature of the liquid entering zone 9 is 180 ° C. or above, so that the temperature of the flakes or chips is rapidly increased and the dissolution of lignin and hemicellulose is initiated.
  • the liquid is kept in motion, either by letting it circulate between the inlet point and the filter ring 10 or by countercurrent. If the directions of flow are parallel, the solvent mixture exits through the filter ring 10 and flows back through line 11 and the heater 12 to the inlet of the container unless it is after a certain impregnation about the filter ring 10 and the line 13 is withdrawn and fed to the system 14, where there is a release evaporation of the volatile materials, after which they are passed through the condenser 15, where part of the vapors of the organic material is blown off through line 16, to then be collected in the condenser line 67.
  • the residence time of the flakes or chips can be about 5 minutes and depends on the temperature, which can be in the range of 160 to 185 ° C or higher .
  • Table XI shows analytical values of a lignocellulose residue which passes through the filter ring 10 and is acidified from 100 g of oven-dried wood with a first solvent mixture of acetone / water 50:50, with HCl in a concentration of 0.02 m or a concentration of 0.07% , was obtained.
  • the chips cooked in the container 9 are passed through the filter ring 10 and enter the second container 19 under the action of a conical feed screw 20.
  • the degree of tapering of the feed screw must be matched to the rate of dissolution of the solids, the volume of which continuously decreases as they move through this container.
  • the second solvent mixture is supplied via line 21 and preheater 22 from the tank 23 and enters the container 19 at a temperature of 210 ° C.
  • the residence time of the chips progressing in this container is controlled by the speed at which the feed screw is driven, and this control is the main means by which the process is adapted to the desired product, combined with the speed at which the solid residue passes through the second filter ring 24 is guided.
  • the liquid circulation is essential and the movement of the second solvent mixture takes place parallel to that of the solids at a speed which is somewhat or substantially greater than that of the solids.
  • the second solvent mixture is drawn off from the container 19 through the filter ring 24, the line 25 and the heater 2 ⁇ , so that the cooking temperature can be exactly maintained.
  • the pressure developing in container 19 using a 50:50 acetone / water solvent mixture containing 0.07% KCl and pH 2.2 is about 24 bar (480 psi).
  • the liquid is enriched in dissolved material or has reached its maximum residence time, it is drawn off through line 27 and the relaxation chamber 28, which is connected to a second condenser 29.
  • the condensate is fed directly into the tank 31, while the steam is fed into the condenser line 67 via line 30.
  • Yields and products obtained for the use of aspen and Douglas fir are listed in Table XII.
  • the liquid is quickly neutralized, for example with lime water, and stored in a tank until it is processed further.
  • organic solvents are evaporated off and the precipitated lignins are separated off by filtration / centrifugation.
  • the aqueous solution can then either be stored with a preservative or, for example, up to a concentration of 20 to about 50% can be evaporated to a syrup.
  • both containers of the cooker must be individually equipped with heating and control devices.
  • the first stage must be kept at a lower temperature to avoid degradation of hemicellulose sugar, while the main cooking stage must be carried out at a higher temperature, especially if the process is to hydrolyze glucan.
  • the solids entering the prewash zone 32 through the filter ring 24 are immediately sprayed with a cold, acid-free liquid which is supplied from the tank 34 via line 33.
  • This zone serves as a cooling zone in which the temperature of the pulp is reduced to a value at which any further hydrolysis comes to a standstill and a renewed precipitation of the lignin from the remaining used liquid is avoided.
  • the consistency of the pulp desired in this section is 20%.
  • Liquid circulation continues through line 33 and line 35 before the pulp is introduced through the high pressure feed screw 36 and the medium pressure feed screw 37 into the high pressure device 38 where defibering is terminated before the pulp is introduced through line 39 into an open evaporation tank 40 is where it is completely cooled and from a reduced pressure of about 3.4 to 10.3 bar (about 50 to 150 psi) is freed.
  • Relaxation and blowing off of some of the volatile components and products in the "used" liquid can take place via line 41, which is connected to the condenser line 67.
  • the somewhat chilled, relaxed pulp is fed into a spinning dewatering device 43 by means of the screw conveyor 42, where it is continuously washed with further small amounts of cold water from line 44 in order to remove remaining water-soluble products.
  • the drain from this dewatering device is supplied partly through line 45 to line 33 and partly through line 53 to the liquid recovery / storage system.
  • the dewatered pulp is fed to the screens 48 by the screw 47, while it is reslurried with water from line 49.
  • the coarse material remaining on the screen is washed in a collector 51 and pumped back from there through line 52 to the impregnation zone 2.
  • the ready-made fabric is washed in the first press washer 50, where it is further washed with water.
  • the wash water which is low in dissolved material, is returned through lines 53, 46 and 45 and partly passed over a line 53 for storing used cooking liquid in order to separate sugar therefrom.
  • the sugar-free pulp is wiped off the wire mesh of the press washer in the device 54 and fed to the second press washer 56 via a conveying device 55, where it is washed with solvent in order to remove adsorbed or again precipitated lignin.
  • the solvent supplied through line 57 has a high concentration of volatile organic material to compensate for the residual water coming from the previous scrubber and is preferably a good lignin solvent, such as acetone / water 80:20 or pure acetone. Since the lignin content at this stage is low - usually between 1 and 3% - this becomes liquid speed advantageously used in zone 32 as the first washing liquid and supplied to this zone through lines 58, 46 and 45.
  • the smeared pulp wetted with solvent is passed through squeeze rollers 59 in order to further reduce the solvent content before it is fed to the packaging station 63 via a dryer 61. Collected effluent is also returned to washing zone 32 through line 60. The vapors from the dryer are fed to the condenser through line 62 to be recovered.
  • the dried pulp can either be packed into bales as a bulk material or formed into webs.
  • the further processing of the pulp can be carried out in the usual way and need not be discussed here. If it is to be used as animal feed, it can be made as a pasta pulp. If it is made into a web, the drying can be stopped after the washing liquid has been driven off and the pulp can then be reslurried, after which it can be processed into sheets of customary dimensions in a machine.
  • pulp to be used as feed can be dried to a moisture content of about 10%, mixed with 3% urea, 10 to 20% alfalfa flour and coloring material, such as a yellow-green dye of vegetable origin, to give the otherwise tasteless, colorless and to give odorless white pulp a better look and smell.
  • the feed can then be pelletized and packaged with a suitable moisture content in the range of 15 to 20% as feed for ruminants.
  • the recovery of the organic solvent or solvents used in the solvent mixtures and ge Dissolved products from the removed cooking liquids is an essential part of the method according to the invention, since it can significantly increase the economy of the method.
  • the used liquids collected in tanks 18 and 31 must be processed separately, since they contain dissolved solids of ultimately different uses.
  • Cooking liquid is supplied through line 64 to a flash evaporator 65 or a battery (not shown) of such devices where residual organic volatiles are withdrawn as steam via line 66 by controlled distillation, working to carbonize or otherwise degrade the dissolved sugars such as caramelization can be avoided.
  • the remaining aqueous solution which contains the dissolved sugars, a portion of the water-soluble lignin and any sugar degradation products such as humic substances, is fed through line 16 to a settling tank 77 to allow the small amount of lignin that has precipitated to be separated off.
  • the clear sugar solution which contains the majority of the glucose hydrolyzed from the lignocellulose residue, is then fed to tank 79 via line 78.
  • the sediment from tank 77 is fed via line 80 to spin drying centrifuge 85 to recover lignin at 86 while the sugar solution is returned to glucose tank 79.
  • the lignin thus separated which is obtained by working up the content from the tank 18, as described below, is obtained in powder form and has an excellent solubility in the usual lignin solvents, such as ethanol, acetone, DMSO, furfural and tetrahydrofuran.
  • lignin solvents such as ethanol, acetone, DMSO, furfural and tetrahydrofuran.
  • the lignins can be easily purified from acetone solutions by adding them in whole or in fractions by placing them in excess water or another bad one Lignin solvent drops, it being essential that the lignin solution be prepared by ingesting powdered lignin in a minimum of acetone.
  • Difficulties can arise in the precipitation of lignin from aqueous ethanolic solutions, since the lignin glues like rubber if the critical temperature range - 60 to 70 ° C - is not maintained. This problem can also occur in particular in the solvent separation, so that the residual solution contains large lumps of semi-melted lignin and can only be partially clarified by precipitation.
  • the addition of acetone to such a solution in order to bring the precipitated lignin back into solution so far that a clear solution is obtained enables the lignin to be clearly precipitated by flashing off the acetone and the pulverulent lignin to be separated off.
  • Hardwoods, such as aspenwood usually give a finer precipitate, and the lignin precipitates are more easily separated by centrifugation than by filtration.
  • the prehydrolysates collected in the tank 18 contain the majority of the dissolved lignin and the valuable hemicellulose sugar and are fed via line 81 to a flash evaporator 82 or a battery (not shown) of such evaporators.
  • the vapors released therein are passed through condenser line 83, while the aqueous solution which carries the precipitated lignin and hemicellulose sugar with it is fed through line 84 to the spin drying centrifugal washer 85 where the sugar solution from the lignin collected at 86 is passed is separated.
  • the clear hemicellulose sugar solution from the lower part of the centrifuge is fed to tank 87.
  • the collected condensate flows in line 67 through a preheater 68 to set the desired vapor temperature before entering the fractionation condenser 69 where the volatile components are separated according to their boiling points, which are in the range of about 50 to 250 ° C.
  • a fractionation column first contains the highest boiling fractions (furfural, levulinic acid, including acetic acid, which is formed by the conversion of acetylene), then the fractions with medium boiling points (organic liquids and volatile acids) and finally the lowest boiling organic cooking solvent (methanol, Ethanol, propanol, acetone, methyl ethyl ketone or dioxane) including the methanol formed by the decomposition of methoxylene at high temperature.
  • distillates from this column are one through lines 92
  • Methanol is recovered from the top of the column along with most of the acetone and its azeotrope with water containing 18% water. Methanol does not appreciably affect the dissolving power of other organic solvents used in the solvent mixture, but its amount should be kept below 5 to 10% of the mixture.
  • the acetone is separated from the azeotrope acetone / water by passing the azeotrope through a rectification column 71, after which the anhydrous solvent is returned via line 74 to tank 75, or the aqueous solvent can be fed to tank 73.
  • the compositions of the various cooking liquids are adjusted by drawing off solvent from tanks 75 and 73, from water line 89 and from acid tank 88, the mixing being regulated at 90, from where the mixture is passed through line 91 to tanks 8 (first solvent mixture) , 23 (second solvent mixture) and 34 (washing liquid) is supplied.
  • the pulps contained 95% glucan and had the following degree of whiteness, measured on the GE scale, the first number being 7 minutes of cooking time and the second number being 8 Minutes of cooking time:
  • the low yield of furfural measured at a cooking time of 7 minutes can be attributed to the fact that hemicellulose and glucose were separated from the first cooking liquid drawn off before further hydration could take place.
  • the properties of a number of high quality pulps were determined by testing soft woods and hard woods, namely spruce, southern pine and Douglas fir, as well as aspen and birch, in a further series of tests Agricultural residues, namely sugar cane bark and wheat straw in the pulp cooker. Each test consisted of 2 cooking stages, the temperature of the first solvent mixture being below 185 ° C and the time 5 to 6 minutes and the final cooking at 200 ° C for a sufficient time that the fiber was only exposed to the residue by the action of liquid in the liquid could be separated, were carried out.
  • the acid catalyst was either 0.02ra HCl or 0.025m or 0.05m oxalic acid or 0.025m HCl / KCl, which adjusted the pH to 2.2.
  • the pulps were analyzed according to standard TAPPI methods.
  • the strength tests were TAPPI.
  • the hand sheet weights ranged from 59 to 61 g / m 2 .
  • the fibers were washed on a Büchner funnel and turned into even cakes over filter paper and dried between blotting paper until they were air dry.
  • the whiteness of the bleached pulp was measured according to TAPPI standard T-218. Table XV shows the sometimes very slight changes in the properties of the pulp due to the mild bleaching that is required to achieve a very high degree of whiteness.
  • BIR-OXA-15 700 10230 71 57 17100 1600 10560 68 65 18700
  • Birch not bleached 60.88 3.25 43 10560 68.0 65
  • the dissolved hemicellulose sugar can be obtained in high yield and high purity and pure lignin as a pale powder.
  • a fiber with DP values of over 1000 can be obtained from wood and a fiber with DP values of over 800 from soft woods. If the lignocellulose residue is further treated with hot solvent mixture using a strong acid catalyst, the saccharification can be carried out to any stage of solids and sugar dissolution and sugar dehydration products, organic acids, furfural and methanol can be obtained.

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Abstract

Minced lignocellulose, such as wood, straw, bamboos, bagasse or any other structured vegetal material, is treated in a discontinuous or continuous process. The process consists in boiling this material in an acidified mixture of solvents in an aqueous phase. This mixture of solvents contains water in a proportion of 30 to 70 parts and an organic solvent in a proportion of 70 to 30 parts. The organic solvent consists of either an alcohol of light molecular weight, or a ketone of light molecular weight; it must be easily evaporable and soluble in water. The pH of the medium is adjusted to a pH from 3.5 to 1.7 by adding a catalytic compound selected within the group of the strong acids: hydrochloric, nitric and phosphoric; within the group of these strong acids neutralized by their neutral salts; within the group of the following organic acids: oxalic, maleic, o-phthalic, l-malic, succinic, nicotinic, salicylic and trifluoracetic. The boiling temperatures range between 160 and 210 C, preferably between 180 and 200 C. After three minutes at the minimum, we obtain the separation of the lignin and the hydrolysis of the hemicelluloses dissolved; after that, the fibres are easily dispersible while forming a pulp. By proceeding to a mechanical refining at a high pressure, a high density thermomechanical pulp is obtained after a shorter boiling time. With the neutralized acids, as well as with the organic acids, particularly with the oxalic acid, we can obtain a fibre with a high degree of polymerization. The lignin is obtained as a precipitate which separates from the liquid; the liquid solvent, usually ethanol or acetone, is evaporated; then the drained lignin is redissolved in the minimal quantity of acetone; a new precipitation with an excess of water allows to obtain the lignin in the form of a slightly coloured powder. A prolonged boiling dehydrates and disaggregates the sugars; by the strong acids action, takes place the formation of light molecular weight or microcristalline cellulose, glucose or organic acids, methanol and furfuralic compounds.

Description

Verfahren zum Entlignifizieren und Verzuckern von pflanzlichen Lignocellulosematerialien unter Mitverwendung organischer Lösungsmittel Process for the delignification and saccharification of vegetable lignocellulosic materials using organic solvents

Die Erfindung betrifft ein neues säurekatalysier.tes Hydrolyseverfahren zur raschen Lösung von Lignin und Hemicellulose aus Forstund Agrikulturmaterialien und Gewinnung von Cellulosefasermaterial oder seiner Umwandlungsprodukte, Lignin und Zuckern oder deren Umwandlungsprodukten.The invention relates to a new acid-catalysed hydrolysis process for the rapid dissolution of lignin and hemicellulose from forest and agricultural materials and the production of cellulose fiber material or its conversion products, lignin and sugars or their conversion products.

Die Erfindung betrifft insbesondere die Verringerung der Zeit, die zum Abtrennen der Cellulosefaser von Lignocellulose erforderlich ist, und die Gewinnung der Faser in einem hohen Polymerisationsgrad, zu welchem Zweck ein neues Lösungsmittelgemisch, das aus Wasser und einem flüssigen organischen Lösungsmittel, katalysiert durch einen sauren Zusatz, der das Lösungsmittelgeraisch auf ein pH in dem Bereich von 3.5 bis 1,7 einstellt, besteht, verwendet wird.The invention relates in particular to the reduction in the time required for separating the cellulose fiber from lignocellulose and the recovery of the fiber in a high degree of polymerization, for which purpose a new solvent mixture, which consists of water and a liquid organic solvent, catalyzed by an acidic additive , which adjusts the solvent to pH in the range of 3.5 to 1.7.

Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird eine Kochflüssigkeit aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, die einen sauren Katalysator enthält, verwendet, mit der bei erhöhten Temperaturen in dem Bereich von 160 bis 210°C das in der Lignocellulose enthaltene Lignin rasch und ohne Derivatbildung herausgelöst und Hemicellulose hydrolysiert wird, so daß die Lignocellulose innerhalb weniger Minuten Kochzeit in eine Pulpe aus einer Dispersion von Cellulosefasern in einer Lösung von Lignin und Zuckern überführt wird. Solche Pulpen haben einen niedrigen Ligningehalt und eignen sich gut für die Papierherstellung oder für Lösungs/Regenerierungs-Verfahren oder als Futter für Wiederkäuer. Alternativ kann der von Lignin befreite Rückstand der Lignocellulose durch längeres Kochen in demselben Lösungsmittelgemisch weiter hydrolysiert werden, wobei ein Pulver von niedrigem Polymerisationsgrad oder. Zucker oder Dehydratations- und Abbauprodukte von Zucker, wie Furfurale und organische Säuren, erhalten werden. Das gewonnene Lignin und Zucker sind als Rohmaterialien in der Phenol-, Zucker- und Zuckerfermentationsindustrie verwertbar. Holz besteht aus etwa 40 bis 50 Gew.-% Cellulosepolymer in Paserform, nämlich einem Polymer aus ß-Anhydroglucosideinheiten, etwa 15 bis 20 Gew. -% Hemicellulose, die unterschiedlich ausMannose, Xylose und anderen Hexose- und Pentosezuckern und Uronsäuren besteht, und etwa 20 bis etwa 30 Gew.-% Lignin, das aus einer Anzahl Ligninsubstanzen aus phenolischen Strtiktureinheiten in polymerer Form besteht. Als weitere Komponenten können in unterschiedlichen Mengen Wachse, Gummis und maskierte mineralische Verbindungen anwesend sein.For the implementation of the method according to the invention, a cooking liquid of water and an organic solvent, which contains an acid catalyst, is used, with which the lignin contained in the lignocellulose at elevated temperatures in the range from 160 to 210 ° C. rapidly and without the formation of derivatives is dissolved out and hemicellulose is hydrolyzed, so that the lignocellulose is converted within a few minutes to a pulp from a dispersion of cellulose fibers in a solution of lignin and sugars. Such pulps have a low lignin content and are well suited for paper production or for solution / regeneration processes or as feed for ruminants. Alternatively, the lignin-free residue of the lignocellulose can be further hydrolyzed by boiling for a long time in the same solvent mixture, whereby a powder of low degree of polymerization or. Sugar or dehydration and degradation products of sugar such as furfural and organic acids can be obtained. The lignin and sugar obtained can be used as raw materials in the phenol, sugar and sugar fermentation industry. Wood consists of about 40 to 50% by weight of cellulosic polymer in the form of a powder, namely a polymer of β-anhydroglucoside units, about 15 to 20% by weight of hemicellulose, which consists of mannose, xylose and other hexose and pentose sugars and uronic acids, and about 20 to about 30 wt .-% lignin, which consists of a number of lignin substances from phenolic structural units in polymeric form. Waxes, rubbers and masked mineral compounds can be present in different quantities as further components.

Ziel der Holzverwertungsverfahren ist es, dessen Bestandteile so sauber wie möglich und mit geringstmöglichem Abbau der Bestandteile oder der Subkomponente eines Bestandteiles voneinander zu trennen, d.h. jeden Bestandteil in. natürlicher Form zu gewinnen. Die Verfahren zur Abtrennung der Cellulosefaser erfordern die Entfernung eines möglichst großen Anteils des Lignins, damit die Faserr: zu einer Pulpe dispergiert werden, eine Faser von hohem Bindevermögen erhalten wird und möglichst wenig Bleichen erforderlich ist. Die Verwendbarkeit von Cellulose als Viehfutter wird stark verbessert, wenn der Restligningehalt auf unter 5.3 gesenkt wird. Da die Lignine und Hemicellulose die kristallinen Cellulosefasern als die Zellwände bildende Schichten umgeben, war die Entfernung dieser amorphen, verhältnismäßig porösen Substanzen durch chemischen Angriff die Grundlage der meisten bekannten Auftrennungsverfahren.The aim of the wood recycling process is to separate its components as cleanly as possible and with the least possible degradation of the components or the sub-component of a component, i.e. to win every component in. natural form. The processes for separating the cellulose fiber require the removal of as large a portion of the lignin as possible so that the fibers are dispersed into a pulp, a fiber with high binding capacity is obtained and as little bleaching as possible is required. The usability of cellulose as animal feed is greatly improved if the residual lignin content is reduced to below 5.3. Since the lignins and hemicellulose surround the crystalline cellulose fibers as the layers forming the cell walls, the removal of these amorphous, relatively porous substances by chemical attack was the basis of most known separation processes.

Die Frage, in welcher Weise Lignin, Hemicellulose und Cellulosepolymer miteinander verbunden sind, ist noch heute weitgehend ungelöst. Es spricht jedoch einiges dafür, daß eine gewisse Bindung zwischen einem geringen Anteil des Lignins und einem Anteil der Hemicellulose vorliegt. Mit viel Arbeitsaufwand sind chemische Trennverfahren entwickelt worden, die jedoch alle eine Modifikation oder einen Abbau von Lignin und Hemicellulose, die bei hoher Tempe ratur und hoher Azidität oder Alkalinität rasch angegriffen werden, mit sich brachten. Auch die kristalline Cellulose wird beträchtlich abgebaut, insbesondere durch Aufbrechen der Polymerketten an den ungeordneten Kristallstellen. Die nach den bekannten säurekatalysierten Verfahren abgetrennten Fasern enthalten noch ungelöstes Lignin und Hemicellulose, so daß weitere Behandlungen mit alkalischen Lösungen und/oder Bleichmitteln erforderlich sind, durch die ein weiterer Abbau der Cellulose erfolgt.The question of how lignin, hemicellulose and cellulose polymer are linked is still largely unsolved today. However, there is some evidence that there is some binding between a small proportion of the lignin and a proportion of the hemicellulose. Chemical separation processes have been developed with a great deal of work, but all of them involve modification or degradation of lignin and hemicellulose, which occur at high temperatures temperature and high acidity or alkalinity are quickly attacked. The crystalline cellulose is also broken down considerably, in particular by breaking the polymer chains at the disordered crystal sites. The fibers separated according to the known acid-catalyzed processes still contain undissolved lignin and hemicellulose, so that further treatments with alkaline solutions and / or bleaching agents are required, by means of which the cellulose is further degraded.

Einen historischen überblick über eine große Anzahl bekannter Verfahren zur Herstellung chemischer Pulpen unter Verwendung organischer Lösungsmittel und verschiedener Katalysatoren gibt der Artikel "Ä Review of Lesser-Known Pulping Methods" von C.J. Brounstein, Pulp and Paper Magazine of Canada, Januar 1952. Weitere Veröffentlichungen über die Verwendung von Gemischen organischer Lösungsmittel zur Herstellung von Pulpen sind die US-PSe 3 585 104 (1971), 2 959 900 (i960) und 4 003702 (1977).The article "Ä Review of Lesser-Known Pulping Methods" by C.J. provides a historical overview of a large number of known processes for producing chemical pulps using organic solvents and various catalysts. Brounstein, Pulp and Paper Magazine of Canada, January 1952. Other publications on the use of mixtures of organic solvents for the production of pulps are US Pat. Nos. 3,585,104 (1971), 2,959,900 (i960) and 4,003702 (1977).

Die Erfindung ist eine Verbesserung der' bekannten, mit organischen Lösungsmitteln zur Freisetzung der Cellulosefaser arbeitenden Verfahren und besteht in einer optimalen Kombination von flüssigem organischem Lösungsmittel im Gemisch mit Wasser, die ausgezeichnet in Hemicellulose und Lignin einzudringen und die in ihm enthaltene saure katalytische Verbindung heranzutragen vermag, so daß das saure Gemisch Lignin und Hemicellulose rasch hydrolysieren und die Hydrolyseprodukte unter Infreiheitsetzung einer Cellulosefaser hoher Festigkeit auflösen kann. Es wurde gefunden, daß ein Gemisch aus einem flüssigen, flüchtigen, wasserlöslichen organischen Lösungsmittel mit einem Löslichkeitsparameter in dem Bereich von 10 bis 13, das entweder ein niedrigmolekularer aliphatischer Alkohol oder ein niedrigmolekulares aliphatisches Keton ist, mit Wasser in einem Verhältnis zwischen 0,43 und 2,33, das durch Zusatz eines bes-feimmten Hydrolysekatalysators auf ein pH in dem Bereich von 3,5 bis 1,7 angesäuert ist, rasch in Lignocellulose eindringt und. bei erhöhter Temperatur Lignin und Hemicellulose zu ihren Monomeren abbaut, ohne den Polymerisationsgrad der Cellulosefaser beträchtlich zu verringern. Die Entlignifizierung und Verzuckerung in Masse kann bis zu jedem gewünschten Grad durchgeführt werden, indem man die Kochzeit verlängert, wobei diese bis herunter zu 5 Minuten betragen kann, um Espenfasern in Freiheit zu setzen, oder bis zu 1 Stunde oder darunter, um Holz bis zu einem Feststoffrückstand von nur 1% aufzuschließen.The invention is an improvement on the known processes using organic solvents to release the cellulose fiber and consists in an optimal combination of liquid organic solvent in a mixture with water, which is able to penetrate excellently into hemicellulose and lignin and to contribute the acidic catalytic compound contained in it so that the acidic mixture of lignin and hemicellulose can rapidly hydrolyze and dissolve the hydrolysis products releasing a high strength cellulose fiber. It has been found that a mixture of a liquid, volatile, water-soluble organic solvent with a solubility parameter in the range of 10 to 13, which is either a low molecular weight aliphatic alcohol or a low molecular weight aliphatic ketone, with water in a ratio between 0.43 and 2.33, that acidified to a pH in the range from 3.5 to 1.7 by the addition of a certain hydrolysis catalyst, rapidly penetrates into lignocellulose and. degrades lignin and hemicellulose to their monomers at elevated temperature without significantly reducing the degree of polymerization of the cellulose fiber. Bulk delignification and saccharification can be accomplished to any desired degree by increasing the cooking time, which can be as low as 5 minutes to free aspen fibers, or up to 1 hour or less to wood a solids residue of only 1%.

Harthölzer, Weichhölzer und landwirtschaftliches Lignocellulosematerial, wie Stroh, Bagasse, Gras und Bambus, werden rasch zu Dispersionen von Fasermaterial in einer Flüssigkeit:, die Zucker und Lignin gelöst enthält, überführt, wenn sie bei etwa 180 bis 200ºC mit beispielsweise Äthanol oder Aceton als dem organischen Lösungsmittel und Salzsäure oder Oxalsäure als der sauren katalysierenden Verbindung, die in dem Lösungsroittelgemisch gelöst ist, gekocht werden. Wie im folgenden näher beschrieben, können aber auch andere Lösungsmittel und Säurekatalysatoren gemäß der Erfindung zur Abtrennung der Cellulosefasern verwendet werden.Hardwoods, softwoods, and agricultural lignocellulosic material such as straw, bagasse, grass, and bamboo are rapidly converted to dispersions of fibrous material in a liquid containing sugar and lignin when dissolved at about 180 to 200 ° C with, for example, ethanol or acetone as the organic solvents and hydrochloric acid or oxalic acid as the acidic catalyzing compound dissolved in the solvent mixture. As described in more detail below, however, other solvents and acid catalysts according to the invention can also be used to separate the cellulose fibers.

Hauptaufgabe der Erfindung ist daher eine Kochflüssigkeit, mit der außerordentlich rasch Cellulosefasern in vernältnismäßig unabgebautem Zustand abgetrennt werden können.The main object of the invention is therefore a cooking liquid with which cellulose fibers can be separated extremely quickly in a relatively undegraded state.

Eine weitere Aufgabe ist es, ein neues, einen sauren Katalysator enthaltendes hydrolysierendes Lösungsmittelgemisch bereitzustellen, das billig ist und. für ein Verfahren in Einzelansätzen oder eine kontinuierliche Abtrennung von Fasern und ihre Dispergierung zu einer Pulpe in einer Lösung, aus der Lignin und Zucker hoher Reinheit gewonnen werden können, zurückgeführt werden kann.Another object is to provide a new hydrolyzing solvent mixture containing an acid catalyst which is inexpensive and. for a process in individual batches or a continuous separation of fibers and their dispersion into a pulp in a solution from which lignin and sugar of high purity can be obtained.

+niedrigen Molekulargewichten oder Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist eine Kochflüssigkeit, die entweder zum Abtrennen von Cellulosefasern oder zum Verzuckern von Lignocellulose bis zu einem gewünschten Grad, einschließlich einer praktisch vollständigen Auflösung des Holzes, verwendet werden kann. + low molecular weights or Another object of the invention is a cooking liquid which can be used either to separate cellulose fibers or to saccharify lignocellulose to a desired degree, including virtually complete dissolution of the wood.

In den Zeichnungen sind:In the drawings are:

Figur 1 eine schematische Darstellung, die erkennen läßt, welche Produkte nach dem Verfahren erhalten werden, wenn Lignocellulose verschieden lange behandelt wird; undFigure 1 is a schematic representation that shows which products are obtained by the process when lignocellulose is treated for different lengths; and

Figuren 2A, 2B und 2C schematische Darstellungen einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit dem die Produkte von Figur 1 erhalten werden.Figures 2A, 2B and 2C are schematic representations of an apparatus for performing the method with which the products of Figure 1 are obtained.

Lösungsraittelgemische und ihre Wirkungen auf dieSolvent mixtures and their effects on

Bestandteile von LignocelluloseComponents of lignocellulose

Bekanntlich hängt die Zugänglichkeit der Cellulose in Lignocellulose für die Kochflüssigkeit anfangs von dem Vermögen der Lösungsmittel, das Lignin, insbesondere die in den Zellwandschichten anwesenden hochmolekularen Lignine, zu quellen und aufzulösen, ab. Es ist weiterhin bekannt, daß das Quell- und Auflösevermögen von Lösungsmitteln für Lignin zunimmt, wenn ihr Wasserstoffbindungsvermögen zunimmt und ihre Löslichkeitsparameter, die die Kohäsionsenergiedichte des Lösungsmittels angeben, sich einem Wert zwischen 10 und 13 nähern. Die Bedeutung dieses Parameters ergibt sich beispielsweise aus "Solubility of Non-Electrolytes" von J.H. Hildebrand und R.L. Scott, 1951, Auflage III, Reinhold Publishing Company, New York, insbesondere Chapter X. Die Ligninlöslichkeit wird in dem Artikel von CH. Cshuer, "Solvent Properties of Lignin and Their Relation to Solubility, Swelling, Isolation and Production of' Lignin", Ind. & Eng. Chem. Vol. 74, S. 5061-5067, behandelt.As is known, the accessibility of the cellulose in lignocellulose to the cooking liquid initially depends on the ability of the solvents to swell and dissolve the lignin, in particular the high molecular weight lignins present in the cell wall layers. It is also known that the swelling and dissolving power of solvents for lignin increases as their hydrogen bonding capacity increases and their solubility parameters, which indicate the cohesive energy density of the solvent, approach a value between 10 and 13. The meaning of this parameter results, for example, from "Solubility of Non-Electrolytes" by JH Hildebrand and RL Scott, 1951, Edition III, Reinhold Publishing Company, New York, in particular Chapter X. The lignin solubility becomes in the article by CH. Cshuer, "Solvent Properties of Lignin and Their Relation to Solubility, Swelling, Isolation and Production of 'Lignin", Ind. & Eng. Chem. Vol. 74, pp. 5061-5067.

Es wurde gefunden, daß eine Verschiebung der Sauerstoff/Deuterium (OD)-Wellenlänge im Infrarotgebiet der -OH-Bindung, wenn ein Wasserstoff bindendes Lösungsmittel mit schwerem Methanol (CE3OD) vermischt wird, proportional dem Wasserstoffbindungsvermögen des Lösungsmittels ist. Für die beste Lignlnlöslichkeit hat sich eine Verschiebung von 0,14 Einheiten als optimal ergeben. Werte unter diesem Wert kennzeichnen mäßige oder schlechte Ligninlösungsmittel. Wie aus Tabelle I, in der die Loslichkeitsparameter und Deuteriumverschiebungen für einige organische flüssige Lösungsmittel zusammengestellt sind, ersichtlich ist, ist die Löslichkeit von Lignin auf Lösungsmittel mit einem Loslichkeitsparameter in einem engen Bereich von allgemein zwischen etwa 10 und 13 Einheiten beschränkt, wobei dies willkürliche Zahlenwerte sind, die Dampfdruckmessungen zugeordnet werden und einer optimalen InfrarotverSchiebung für -OH-OD von 0,14 entsprechen. It has been found that a shift in the oxygen / deuterium (OD) wavelength in the infrared region of the -OH bond when a hydrogen bonding solvent is mixed with heavy methanol (CE 3 OD) is proportional to the hydrogen bonding ability of the solvent. A shift of 0.14 units has been found to be optimal for the best insolubility in lignin. Values below this value indicate moderate or poor lignin solvents. As can be seen from Table I, which lists the solubility parameters and deuterium shifts for some organic liquid solvents, the solubility of lignin is limited to solvents with a solubility parameter in a narrow range of generally between about 10 and 13 units, which are arbitrary numerical values are assigned to the vapor pressure measurements and correspond to an optimal infrared shift for -OH-OD of 0.14.

T a b e l l eTable

LösungsLoslichkeitsDeuteriumLöslichkeit des mittel parameter verschiebung ursprünglich anwesenden LigninsSolubility-deuterium solubility of the medium parameter shift originally present lignin

Äther 7.5 0,19 unlöslichEther 7.5 0.19 insoluble

Methyläthylketon 9.3 0,11 teillöslichMethyl ethyl ketone 9.3 0.11 partially soluble

Dioxan 10,0 0,14 löslichDioxane 10.0 0.14 soluble

Aceton 10,0 0,14 löslichAcetone 10.0 0.14 soluble

Pyridin 10,7 0,27 löslichPyridine 10.7 0.27 soluble

MethylCellusolve 10,8 über 0,4 löslichMethylCellusolve 10.8 soluble over 0.4

Äthanol 12,7 über 0,4 löslichEthanol 12.7 soluble over 0.4

Äthylenglykol 14,2 0,31 löslichEthylene glycol 14.2 0.31 soluble

Glycerin 16,5 über 0,4 unlöslichGlycerin 16.5 over 0.4 insoluble

Wasser 23,4 über 0,4 unlöslichWater 23.4 over 0.4 insoluble

Wasser hat bekanntlich ein beschränktes Lösungsvermögen für gewisse Lignine und vermag hauptsächlich Monomereinheiten polarer Natur aufzulösen. Lignine von mittlerem bis niedrigem Molekulargewicht vermögen sich in den niedrigmolekularen aliphatischen Alkoholen zu lösen, während sich Dioxan, Aceton und Pyridin als ausgezeichnete Lösungsmittel für alle Molekulargrößen, die in durch milde Extraktionsmethoden erhaltenen Ligninzubereitungen anwesend sind, erwiesen haben.As is known, water has a limited solvency for certain lignins and is able to dissolve primarily monomer units of a polar nature. Medium to low molecular weight lignins are capable of dissolving in the low molecular weight aliphatic alcohols, while dioxane, acetone and pyridine have proven to be excellent solvents for all molecular sizes present in lignin preparations obtained by mild extraction methods.

Es wurde nun gefunden, daß die Löslichkeit von natürlichem polymerem Lignin in einem Gemisch eines hydroxylierten Lösungsmittels, wie Wasser oder den niedrigmolekularen aliphatischen Alkoholen, mit einem guten Ligninlösungsmittel, wie Dioxan, Aceton, Äthanol oder Pyridin, größer ist als in dem reinen flüssigen Lösungsmittel allein. Dieser Effekt ist besonders stark bei Gemischen, die Wasserund Äthanol oder M-oxan enthalten, am eindrucksvollsten jedoch in Gemischen von Aceton und Wasser, die, wenn die Bestandteile in nahezu gleichen Mengen anwesend sind, außerordentlich rasch in Lignocellulose eindringen.It has now been found that the solubility of natural polymeric lignin in a mixture of a hydroxylated solvent such as water or the low molecular weight aliphatic alcohols with a good lignin solvent such as dioxane, acetone, ethanol or pyridine is larger than in the pure liquid solvent alone. This effect is particularly strong in mixtures containing water and ethanol or M-oxane, but most impressively in mixtures of acetone and water which, when the constituents are present in almost equal amounts, penetrate lignocellulose extremely quickly.

Es wurde weiterhin gefunden, daß die verbesserte Ligninlöslichkeit des Lösungsmittels im Gemisch mit Wasser in Beziehung gese'tzt werden kann mit dem gegenüber entweder reinem Wasser oder reinem flüssigen Lösungsmittel verbesserten Wasserstoffbindungsvermögen des Gemisches. Das verbesserte Wasserstoffbindungsvermögen ergibt sich aus dem Phänomen der Volumenverringerung eines Gemisches aus gleichem Volumen Äthanol oder Aceton und Wasser und insbesondere aus der starken Entwicklung von Luftblasen und der Trübung eines Gemisches von Äthanol oder Aceton mit angesäuertem Wasser, das Gase aus der Luft gelöst enthält. Die Volumenschrumpfung bei Vermischen gleicher Volumen von Aceton und Wasser beträgt etwa 4%, für gleiche Volumen Äthanol und Wasser 2%, was auf unterschiedliche Kohäsionsenergiedichten hinweist.It has also been found that the improved lignin solubility of the solvent in admixture with water can be related to the improved hydrogen bonding capacity of the mixture over either pure water or pure liquid solvent. The improved hydrogen binding capacity results from the phenomenon of the volume reduction of a mixture of the same volume of ethanol or acetone and water and in particular from the strong development of air bubbles and the turbidity of a mixture of ethanol or acetone with acidified water which contains gases dissolved in the air. The volume shrinkage when mixing equal volumes of acetone and water is about 4%, for equal volumes of ethanol and water 2%, which indicates different cohesive energy densities.

Eine wirksame Hydrolyse von Lignocellulose wird erzielt, wenn das Mischungsverhältnis von organischem flüssigem Lösungsmittel zu Wasser in dem Bereich von etwa 30 bis 70 Teilen Lösungsmittel zu 70 bis 30 Teilen Wasser liegt. Da während eines Kochvorgangs die gleichzeitig hydrolysierten Zucker und Lignine von dem gemeinsamen Lösungsmittelgemisch aufgenommen werden müssen, muß das Lösungsmittelgemisch im Überschuß - gewöhnlich in einer Menge von dem 4-bis 12-fachen des Holzgewichtes - verwendet werden, und außerdem muß eine ausreichende Menge an Wasser, insbesondere während der späteren Stadien des Kochens, während deren das Kohlenhydratauf lösungsvermögen der Lösung kritisch wird, anwesend sein, um die Zucker, die in dem organischen Lösungsmittel weitgehend unlöslich sind, löslich zu machen. Wenn die Faserabtrennung in zwei aufeinander folgenden Stufen, in denen verschiedene Lösungsmittelgemische verwendet werden, durchgeführt wird, sind für das zuerst verwendete Lösungsmittel allgemein höhere Verhältnisse von organischem Lösungsmittel zu Wasser von Vorteil, um die Lignine aufzunehmen, während während der späteren Stufe, wenn die Hydrolyse auf die Auflösung von restlicher Hemicellulose und Glucan beschränkt ist, niedrigere Verhältnisse von flüssigem Lösungsmittel zu Wasser bevorzugt sind, um die höheren Konzentrationen an hydrolysierten Zuckern aufzunehmen.Effective hydrolysis of lignocellulose is achieved when the mixing ratio of organic liquid solvent to water is in the range of about 30 to 70 parts of solvent to 70 to 30 parts of water. Since the simultaneously hydrolyzed sugars and lignins must be taken up by the common solvent mixture during a cooking operation, the solvent mixture must be used in excess - usually in an amount of 4 to 12 times the weight of the wood - and also a sufficient amount of water , especially during the later stages of cooking, during which the carbohydrate is on solubility of the solution will be critical to solubilize the sugars that are largely insoluble in the organic solvent. If the fiber separation is carried out in two successive stages in which different solvent mixtures are used, higher ratios of organic solvent to water are generally advantageous for the solvent used first in order to take up the lignins, during the later stage when the hydrolysis limited to the dissolution of residual hemicellulose and glucan, lower ratios of liquid solvent to water are preferred to accommodate the higher concentrations of hydrolyzed sugars.

Das Lösungsmittelgemisch hat auch einen beträchtlichen Einfluß auf die Einstellung der Ionenstärke und der Dissoziation des in dem Gemisch gelösten sauren Katalysators. Beispielsweise können sich verschiedene Hydrolysierungsvermögen ergeben, wenn ein wäßrlgamphiprotisches Lösungsmittel aus Wasser und Äthanol oder ein wäßrig-aprotisches Lösungsmittelgemisch, wie Wasser und Aceton, mit gleichen Mengen an einem bestimmten sauren Katalysator vermischt werden. Ein solcher Unterschied kann mit Vorteil in der Weise genützt werden, daß während des anfänglichen Kochens die Hydrolysegeschwindigkeit beschleunigt wird, während gegen Ende eines Kochvorgangs eine möglichst geringe Einwirkung auf die Cellulose erwünscht ist, damit nicht-abgebaute Fasern hoher Reinheit von dem Lösungsmittelgemisch in Freiheit gesetzt werden.The solvent mixture also has a significant influence on the adjustment of the ionic strength and the dissociation of the acid catalyst dissolved in the mixture. For example, different hydrolyzability can result if an aqueous amphiprotic solvent of water and ethanol or an aqueous aprotic solvent mixture, such as water and acetone, is mixed with the same amounts of a particular acid catalyst. Such a difference can be used to advantage in such a way that the rate of hydrolysis is accelerated during the initial boiling, while at the end of a boiling process the least possible impact on the cellulose is desired, so that undegraded fibers of high purity are released from the solvent mixture become.

Eigenschaften von angesäuerten KochflüssigkeitenProperties of acidified cooking liquids

Lösungsmittelgemische aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, wie Aceton, Äthanol oder Dioxan, die eine saure Verbindung gelöst enthalten und ein pH von nur 1,7 haben, ermöglichen das Forf schreiten der Hydrolyse durch sämtliche imprägnierten Zonen des Lignocellulosegefüges. Die gemeinsame Anwesenheit von Protonen aus der dissoziierten Säure und flüssigem Lösungsmittel begünstigt das Durchdringen der Zellwandschichten und Differentialquellen der Bestandteile, so daß lösliche Hydrolyseprodukte, die von der Flüssigkeit rasch aufgenommen werden, gebildet werden. Obwohl natürlich alle Säuren Protonendonoren sein können, hat sich gezeigt, daß verschiedene Säuren, wenn sie in dem wäßrigen Lösungsmittelgemisch gelöst sind, unterschiedliches Faserabtrennungsvermögen besitzen. So haben manche Säuren sogar bei einer Temperatur über 200°C praktisch kein Faserabtrennungsvermögen, während andere Säuren sehr verschiedene Wirkungen haben, so daß nur eine verhältnismäßig geringe Zahl von Säuren sich als praktisch verwendbar erwiesen hat.Solvent mixtures of water and an organic solvent, such as acetone, ethanol or dioxane, which contain an acidic compound in solution and have a pH of only 1.7, make this possible hydrolysis proceed through all impregnated zones of the lignocellulose structure. The combined presence of protons from the dissociated acid and liquid solvent favors the penetration of the cell wall layers and differential sources of the components, so that soluble hydrolysis products, which are quickly absorbed by the liquid, are formed. Although all acids can of course be proton donors, it has been found that different acids, when dissolved in the aqueous solvent mixture, have different fiber separation properties. For example, some acids have practically no fiber separation capacity even at a temperature above 200 ° C., while other acids have very different effects, so that only a relatively small number of acids have proven to be practically usable.

Milde Hydrolysierungskatalysatoren sind allgemein geeignet für die Herstellung von Pulpen für die Papierherstellung, während eine Cellulose hoher Reinheit, wenn auch von geringerem Polymerisationsgrad - im folgenden "DP" bezeichnet - am besten bei Verwendung starker Säuren in dem Lösungsmittelgemisch erhalten wird, wobei starke Säuren dann erforderlich sind, wenn eine vollständige HolzVerzuckerung erzielt werden soll. Es hätte erwartet werden können, daß starke Säuren mit hohen Dissoziationskonstanten, d.h. nahe an Einheitlichkeit, rascher und stärker wirkende Hydrolysierungsmittel als komplexe Säuren und organische Säuren mit niedrigen Dissoziationskonstanten sind. Diesen Erwartungen wird jedoch durch die angesäuerten Lösungsmittelgemische nicht entsprochen.Mild hydrolyzation catalysts are generally suitable for the production of pulps for paper production, while a cellulose of high purity, albeit with a lower degree of polymerization - hereinafter referred to as "DP" - is best obtained using strong acids in the solvent mixture, where strong acids are then required if complete wood saccharification is to be achieved. It could have been expected that strong acids with high dissociation constants, i.e. close to uniformity, faster and more potent hydrolyzing agents than complex acids and organic acids with low dissociation constants. However, the acidified solvent mixtures do not meet these expectations.

Die Azidität ist eine makroskopische Eigenschaft, die das Vermögen der Lösung, Protonen für eine Umsetzung mit einer Base oder für die Einstellung eines Laάungsübertragungsverfahrens verfügbar zu machen, anzeigt' und wird auf Messungen, die auf herkömmlichen Einzel ionenaktivitäten beruhen, wie Bestimmungen des pH, der Dissoziationskonstanten und der pK-Werte, ermittelt. Die Azidität wird am genauesten durch die Einzelelektrodenpotentiale dargestellt.Acidity is a macroscopic property that indicates the ability of the solution to make protons available for reaction with a base or for the termination of a transfer process, and is based on measurements based on conventional singles ionic activities are based, such as determinations of pH, dissociation constants and pK values. The acidity is most accurately represented by the single electrode potentials.

Die Ionenstärke ergibt sich gewöhnlich ziemlich genau aus der Ionisierungsentropie, die für verschiedene Säuren verschieden ist, was hauptsächlich auf die Wirkung der in Mischungen von Lösungsmitteln und Gelöstem anwesenden Anionen zurückzuführen ist. Wenn Überlegungen hinsichtlich lönengleichgewicht und Reaktivität in einer Umsetzung in Lösung angestellt werden, müssen die Wirkungen des betreffenden Lösungsmittels berücksichtigt werden, weil durch Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittel und Ionen die Beweglichkeit der Ionen, das Ionenpotential und die kinetische Energie der Ionen modifiziert werden.The ionic strength usually results fairly accurately from the entropy of ionization, which is different for different acids, mainly due to the action of the anions present in mixtures of solvents and solutes. When considering ion balance and reactivity in a solution, the effects of the solvent in question must be taken into account because the interactions between solvent and ions modify the mobility of the ions, the ion potential and the kinetic energy of the ions.

Das elektrostatische Wasserstoffbindungsvermögen von Lösungsmitteln und ihre Selbstdissoziation werden gewöhnlich als Ursache von Änderungen der Ionisationskonstanten von Säuren in Lösung angesehen. Beispielsweise modifiziert die Dielektrizitätskonstante eines Lösungsmittels den Aktivitätskoeffizienten von gelösten geladenen Teilchen. Wenn eine neutrale Säure in einem wäßrig/organischen Lösungsmittelgemisch gelöst wird, so werden durch eine Senkung der Dielektrizitätskonstante des Lösungsmittels die Aktivitätskoeffizienten der Protonen und der solvatisierten Anionen gesenkt, wodurch auch die Ionisierungskonstante der Säure gesenkt wird. Es wurden jedoch starke Unterschiede gegenüber den erwarteten Änderungen der Ionisationskonstante sowohl in wäßrig-amphiprotischen Lösungsmitteln, wie Äthanol/Wasser, die durch Wasserstoffbindung gekennzeichnet sind, als auch in wäßrig-aprotischen Lösungsmitteln, wie Aceton/Wasser, die durch die Abwesenheit von Wasserstoffbindung gekennzeichnet sind, festgestellt. Es zeigte sich, daß die Ionenleitfähigkeiten bei den Säuren sehr unregelmäßig mit einer Änderung der Lösungsmittel variieren, was darauf hinweist, daß es keine direkte Beziehung zwischen der Leitfähigkeit und der Dielektrizitätskonstanten des Lösungsmittels oder der Fluidität oder den Assoziationstendenzen der Lösungsmittel gibt.The electrostatic hydrogen binding capacity of solvents and their self-dissociation are usually considered to be the cause of changes in the ionization constants of acids in solution. For example, the dielectric constant of a solvent modifies the activity coefficient of dissolved charged particles. When a neutral acid is dissolved in an aqueous / organic solvent mixture, lowering the dielectric constant of the solvent lowers the activity coefficients of the protons and the solvated anions, which also lowers the ionization constant of the acid. However, there were significant differences from the expected changes in ionization constant both in aqueous amphiprotic solvents such as ethanol / water which are characterized by hydrogen bonding and in aqueous aprotic solvents such as acetone / water which are characterized by the absence of hydrogen bonding , detected. It was found that the ionic conductivities for the acids were very irregular with a change in the Solvents vary, indicating that there is no direct relationship between the conductivity and dielectric constant of the solvent, or the fluidity or association tendencies of the solvents.

Wenn wäßrig-alkoholische Lösungen, mit einem Gehalt von 50% Äthanol oder darüber mit verschiedenen Säuren vermischt wurden, so war die Säuredissoziation, auch wenn die Lösungen konstante Konzentrationen an den betreffenden Säuren aufwiesen, sehr verschieden. Dagegen waren die Leitfähigkeiten von Wasser/Säure-Gemischen nahezu gleich. Die Anomalien waren am größten bei schwachen Säuren, da starke Säuren.nivelliert werden, d.h. in die .sauren Spezies in wäßrigen Lösungen überführt werden. Schwache Säuren dissoziieren bekanntlich nicht vollständig, und die Säureeigenschaft des organischen Lösungsmittels selbst, d.h. sein Wasserstoffbindungsvermögen, bestimmt, welche protolytische Reaktion zwischen dem gelösten Stoff und dem Lösungsmittel erfolgt. Wegen der ungleichen Solvatation verschiedener Anionen ist die relative Stärke von Säuren in Lösungsmittelgemischen weitgehend abhängig von dem gewählten organischen Lösungsmittel.When aqueous-alcoholic solutions containing 50% or more of ethanol were mixed with different acids, the acid dissociation was very different, even if the solutions had constant concentrations of the acids in question. In contrast, the conductivities of water / acid mixtures were almost the same. The anomalies were greatest for weak acids as strong acids are leveled, i.e. be converted into the acidic species in aqueous solutions. As is well known, weak acids do not fully dissociate, and the acidic property of the organic solvent itself, i.e. its hydrogen binding capacity determines which protolytic reaction takes place between the solute and the solvent. Because of the unequal solvation of different anions, the relative strength of acids in solvent mixtures largely depends on the chosen organic solvent.

Amphiprotische Lösungsmittel haben eine gute Protonenstabilität, weil freie Protonen wegen ihrer Korabination mit einigen Spezies von Gelöstem/Lösungsmittel, die den gleichen Charakter in solchenLösungsmitteln haben, kaum verfügbar sind. Variationen in Protonenakzeptor/ Donor-Kapazitäten amphiprotischer Lösungsmittel hängen von der Säurestärke und Basenstärke des Lösungsmittels selbst ab, so daß, wenn zwei amphiprotische Lösungsmittel die gleichen autoprotolytischen Konstanten, nämlich Dissoziations- oder Ionenproduktkonstanten, besitzen, sehr verschiedene Wirkungen auf das Säureverhalten solcher Lösungsmittel festzustellen sind. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die Wechselwirkungen zwischen Ionen und Lösungsmittel gewöhnlich stärker sind als die Wechselwirkungen zwischen den ungeladenen Teilchen, was dazu führt, daß Solvatationen der betreffenden Säureanionen in den verschiedenen Lösungsmittelsystemen ungleich werden. Da sich verschiedene Säure/Base-Gleichgewichte einstellen, hängen die Säurestärken von der Art des Lösungsmittelsystems ab. Diese Wirkungen können in Rechnung gesetzt werden, wenn ein saurer Zusatz für ein Lösungsmittelgemisch von gewünschtem Hydrolysierungsvermögen gewählt wird, beispielsweise wenn das Hydrolysierungsvermögen ausreichen soll, um Hemicellulose zu Zuckern abzubauen, jedoch nicht ausreichen soll, um das Glucan anzugreifen.Amphiprotic solvents have good proton stability because free protons are scarcely available because of their combination with some solute / solvent species that have the same character in such solvents. Variations in proton acceptor / donor capacities of amphiprotic solvents depend on the acid strength and base strength of the solvent itself, so that when two amphiprotic solvents have the same autoprotolytic constants, namely dissociation or ion product constants, very different effects on the acid behavior of such solvents can be observed . This arises from the fact that the interactions between ions and solvents are usually stronger than the interactions between the uncharged particles, causing solvation of the acid anions in question to become unequal in the various solvent systems. Since different acid / base equilibria are established, the acid strengths depend on the type of solvent system. These effects can be taken into account if an acidic additive is selected for a solvent mixture of the desired hydrolyzing capacity, for example if the hydrolyzing capacity is to be sufficient to break down hemicellulose to sugars but not to attack the glucan.

Die experimentelle Auswahl einer Säure für ein LÖsungsmittelgemisch, das ein bestimmtes Hydrolysierungsvermögen haben soll, muß zunächst seine Dissoziationskonstante oder seinen pKA-Wert in Wasser berücksichtigen. Jedoch ergibt sich daraus nicht mit Sicherheit seine katalytische Wirkung hinsichtlich der Freisetzung der Faser, da schwache Säuren mit gleicher Ladungsart und nahezu gleichen Dissoziationskonstanten sich nicht nur in einem bestimmten wäßrig/organischen Lösungsmittelgemisch konstanter Zusammensetzung verschieden verhalten, sondern ihr Verhalten auch ändern, wenn ein aprotisches Lösungsmittel, wie Aceton, anstelle eines araphiprotischen. Lösungsmittels, wie Äthanol, verwendet wird. Durch Versuche wurde festgestellt, daß bei gleichen Konzentrationen Lösungsmittel/Wasser/Säure Aceton die Dissoziation um 25% weiter senkte, als wenn als organisches flüssiges Lösungsmittel Äthanol verwendet wurde. Die Wirkung war am ausgeprägtesten bei hohen Acetonkonzentrationen in.dem Gemisch. Aceton ist kein Wasserstoffbindungsdonor, so daß das chemische Verhalten von anionischen gelösten Teilchen anders ist als das gewöhnlich in hydroxylischen Lösungsmitteln festgestellte. Da die Ionenstärke von Säuren von der Protonenabgabe der Säuren und der Solvolyse der Anionen' in diesen Lösungsmitteln verschieden beeinflußt wird, müssen Messungen des Potentials der Wasserstoffelektrode so durchgeführt werden, daß direkt als grobes Maß die mittlere Wirkung auf das Wasserstoffion gemessen wird, obwohl feststeht, daß das Wasserstoffelektrodenpotential und die Stabilität beträchtlich von dem Lösungsmittelsystem abhängen. Die in Tabelle II zusammengestellten pH- und Leitfähigkeitswerte veranschaulichen die obigen Zusammenhänge. The experimental selection of an acid for a solvent mixture, which should have a certain hydrolyzability, must first consider its dissociation constant or its pK A value in water. However, this does not result in its catalytic effect with regard to the release of the fiber with certainty, since weak acids with the same charge type and almost the same dissociation constants not only behave differently in a certain aqueous / organic solvent mixture of constant composition, but also change their behavior when an aprotic Solvents such as acetone instead of an araphiprotic. Solvent such as ethanol is used. It was found through experiments that at the same concentrations of solvent / water / acid acetone the dissociation was reduced by 25% more than when ethanol was used as the organic liquid solvent. The effect was most pronounced at high acetone concentrations in the mixture. Acetone is not a hydrogen bond donor, so the chemical behavior of anionic dissolved particles is different from that usually observed in hydroxylic solvents. Since the ionic strength of acids is influenced differently by the proton release of the acids and the solvolysis of the anions in these solvents, measurements of the potential of the hydrogen electrode must be carried out in such a way that the average effect on the hydrogen ion is measured as a rough measure, although it is certain that that the hydrogen electrode potential and the stability depend considerably on the solvent system. The pH and conductivity values compiled in Table II illustrate the above relationships.

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Die Werte zeigen, daß hohe Verhältnisse Lösungsmittel/Wasser, die die Löslichmachung von Lignin begünstigen, niedrigere Leitfähigkeiten sowohl für starke Säuren, wie HCl, als auch für schwache Säuren, wie Oxalsäure, bei Verhältnissen 60:40 sowohl für Äthanol/Wasser- als auch für Aceton/Wasser-Gemische, verglichen mit Säure/Wasser-Gemischen gleicher Molarität, haben.The values show that high solvent / water ratios that favor the solubilization of lignin, lower conductivities for both strong acids such as HCl and weak acids such as oxalic acid at 60:40 ratios for both ethanol / water and for acetone / water mixtures compared to acid / water mixtures of the same molarity.

Im allgemeinen ist festzustellen, daß bei Dicarbonsäuren, in denen die Gruppen -COOH näher aneinander stehen, die Wirkung der Zuraischung von Alkohol auf den pKA-Wert für die erste Dissoziation größer ist als für die zweite. Diese Wirkung ist weniger ausgeprägt bei Säuren, in denen die Gruppen -COOH weiter voneinander entfernt sind. Der Aktivitätsfaktor wird durch die Zugabe von Alkohol für undissoziierte Moleküle weniger beeinflußt als für die Lyoniumionen.In general, it should be noted that with dicarboxylic acids in which the -COOH groups are closer to one another, the effect of adding alcohol on the pK A value is greater for the first dissociation than for the second. This effect is less pronounced for acids in which the -COOH groups are further apart. The activity factor is less affected by the addition of alcohol for undissociated molecules than for the lyonium ions.

Wenn Lösungsraittelgemische mit Säuren vermischt werden, die in einer Molarität über 0,025 bis 0,05 anwesend sein müssen, damit das pH auf 2,5 oder darunter eingestellt wird, so ist die Wirkung des Gemisches hinsichtlich der Abtrennung von Cellulosefaser von Lignocellulose mäßig, weil diese Säuren lange Kochzeiten und/oder hohe Säurekonzentrationen und damit einen hohen Energieverbrauch erfordern und zu extremer Depolymerisation der Cellulose führen. In Tabelle III sind für eine Anzahl organischer Mono- und Dicarbonsäuren das Sntlignifiziervermögen bei einer molaren Konzentration von 0,05 in einem Äthanol/Wasser-Gemisch 60:40 bei 200°C, die zugehörigen Kappa-Werte und der Restgehalt an Lignin auf den Fasern, der Grad der Faserabtrennung und die TAPPI-Viskosität, die den Polymerisationsgrad der Faser kennzeichnet, angegeben. Es wurde Fichten-Lignocellulose mit einem Chlorit-holocellulosegehalt von 77, 5% verwendet. Es zeigt sich, daß, sofern bei 30 Minuten keine Fasertrennung erfolgte, ein unzureichend niedriges pH der Koch flüssigkeit allgemein ein mitbestimmender Faktor war, obwohl sich Ausnahmen für den Fall der Monochlor- und der Trichloressigsaure erkennen lassen. If solvent mixtures are mixed with acids which must be present in a molarity above 0.025 to 0.05 in order for the pH to be adjusted to 2.5 or below, the effect of the mixture on the separation of cellulose fiber from lignocellulose is moderate, because of this Acids require long cooking times and / or high acid concentrations and thus high energy consumption and lead to extreme depolymerization of the cellulose. In Table III, for a number of organic mono- and dicarboxylic acids, the anti-signifying ability at a molar concentration of 0.05 in an ethanol / water mixture 60:40 at 200 ° C., the associated kappa values and the residual lignin content on the fibers , the degree of fiber separation and the TAPPI viscosity, which characterizes the degree of polymerization of the fiber. Spruce lignocellulose with a chlorite holocellulose content of 77.5% was used. It turns out that if the fibers were not separated at 30 minutes, the pH of the cook was insufficient liquid was generally a determining factor, although there are exceptions for the case of monochloroacid and trichloroacetic acid.

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Fasertrennung und Verzuckerung von Lignocellulose durch säurekatalysierte wäßrige/organische LösungsmittelgemischeFiber separation and saccharification of lignocellulose using acid-catalyzed aqueous / organic solvent mixtures

Lignocellulose, die mit den heißen, wäßrigen, angesäuerten organischen LösungsmitteIgemischen gemäß der Erfindung imprägniert sind, unterliegen augenblicklich der Entlignifizierung und Verzuckerung durch das Losungsmittelgemisch, so daß fortschreitend die Bestandteile voneinander getrennt werden. Anfänglich dringt das Geraisch nur in die leicht zugängliche Hemicellulose und das Lignin ein und hydrolysiert diese, und der gelöste Hemicellulosezucker und Lignin werden in den Hauptteil des Gemisches geführt, von wo sie durch Abziehen der Flüssigkeit entfernt werden können, um eine Zersetzung zu vermeiden und ihre Gewinnung in sehr reinem Zustand zu ermöglichen.Lignocellulose impregnated with the hot, aqueous, acidified organic solvent mixtures according to the invention are currently subject to delignification and saccharification by the solvent mixture, so that the constituents are progressively separated from one another. Initially, the geraic only penetrates and hydrolyzes the easily accessible hemicellulose and lignin, and the dissolved hemicellulose sugar and lignin are fed into the main part of the mixture, from where they can be removed by withdrawing the liquid to avoid decomposition and theirs To enable extraction in a very pure state.

Kurz nach Einsetzen der Löslichrπachung erfolgt, wenn ein aggresiver saurer Katalysator verwendet wird,- eine ungeordnete Hydrolyse des Glucans, die an den zug-änglichen Stellen der Cellulosefasern, die durch die Entfernung von Hemicellulose freigelegt werden, beginnt, zu den Mikrofasern und Kristalliten fortschreitet und zu gegebener Zeit die Cellulose bis zu einem niedrigen DP depolymerisiert. Die starken Säuren - Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure - haben bei molaren Konzentrationen unter 0,05 als saure katalysierende Verbindungen in dem Losungsmittelgemisch das Vermögen, den DP-Wert so rasch zu senken, daß zu der Zeit, wenn durch das Kochen eine mechanische Faserabtrennung, beispielsweise durch Raffinieren oder Vermählen des Lignocelluloserückstandes, möglich gemacht worden ist-, der DP-Wert bereits stark gesenkt ist.Shortly after the onset of solubility, if an aggressive acid catalyst is used, a disorderly hydrolysis of the glucan, which begins at the accessible locations of the cellulose fibers, which are exposed by the removal of hemicellulose, progresses to the microfibers and crystallites and at the appropriate time, the cellulose depolymerized to a low DP. The strong acids - hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid - at molar concentrations below 0.05 as acidic catalyzing compounds in the solvent mixture have the ability to lower the DP value so quickly that at the time when cooking caused mechanical Fiber separation, for example by refining or grinding the lignocellulose residue, has been made possible, the DP value has already been greatly reduced.

Wenn das Kochen weiter fortgesetzt wird, werden durch die hydrolysierende Wirkung des Lösungsmittelgeraisches die Kristallite weiter depolymerisiert, bis eine praktisch vollständige Auflösung des Cellulosenetzwerks erzielt ist. Um dies zu veranschaulichen, wurden zwei Ansätze von Holzchips, einer aus ofentrockener Espe, der andere aus Douglas-Tanne, mit Anfangs-DP-Werten von 1160 bzw. 1120 drei Minuten in einer wäßrigen Acetonlösung 50:50 mit einer Molarität an HCL von 0,02, d.h. einer Konzentration von 0,07%, bei 200°C gekocht. Das Anfangs-pH war 2,8. Der Celluloserückstand hatte einen DP-Wert von etwa 120 und enthielt eine nur sehr geringe Menge an Restlignin. Ein solcher DP-Wert entspricht in etwa Cellulosekristallitlängen in der Ausgangscellulose von 60 nm (600 Å). Bei weiterem Kochen des gelösten Materials und des Rückstandes änderte sich der DP-Wert nicht wesentlich, bis die gesamten Feststoffe hydrolysiert waren.If boiling continues, the hydrolyzing action of the solvent scent will make the crystallites depolymerized further until a virtually complete dissolution of the cellulose network is achieved. To illustrate this, two batches of wood chips, one from oven-dried aspen, the other from Douglas fir, with initial DP values of 1160 and 1120, were three minutes in a 50:50 aqueous acetone solution with a molarity of HCL of 0 , 02, ie a concentration of 0.07%, cooked at 200 ° C. The initial pH was 2.8. The cellulose residue had a DP value of about 120 and contained only a very small amount of residual lignin. Such a DP value corresponds approximately to cellulose crystallite lengths in the starting cellulose of 60 nm (600 Å). With further boiling of the dissolved material and the residue, the DP value did not change significantly until all of the solids were hydrolyzed.

Die Wirkung der anderen starken Säuren in solchen Mengen, daß das pH des Lösungsmittelgemisches nicht über 3,5 und vorzugsweise 2,5 oder kleiner war, entspricht weitgehend der angegebenen Wirkung von HCl. Wenn eine selektive Auflösung von Hemicellulose und Lignin bei geringer oder gar keiner Hydrolyse des Glucans erwünscht ist, werden zweckmäßig, damit Pulpen mit überlegenen DP-Werten hoher Qualität erhalten werden, ein geeignetes wasserlösliches, flüchtiges organisches Lösungsmittel, wie Methanol, Äthanol, i- oder nPropanol, Butanol, Aceton, Methyläthylketon, Dioxan oder Pyridin, und eine schwache Säure, wie Malein-, Oxal-, L-Apfel-, Bernstein-, o-Phthal-, Nicotin- oder Trifluoressigsäure, in einer molaren Konzentration zwischen 0,025 und 0,05 verwendet. Alternativ kann eine der starken Säuren, durch Zumischung eines neutralen Salzes der Säure so gepuffert, daß das pH des Lösungsmittelgemisches auf etwa 2,2 oder darunter eingestellt wird, in das wäßrig-organische Losungsmittelgemisch eingebracht werden, damit eine Abtrennung von Cellulosefasern mit hohen DP-Werten erzielt werden kann. Das von dem Losungsmittelgemisch gelöste Lignin kann in nichtverunreinigtem Zustand gewonnen werden, indem man es aus der Mutterlauge durch Abdestillieren der flüchtigen Komponente abtrennt. Dabei fällt es in zuckerfreiem- Zustand in solcher Form an, daß es in den üblichen organischen Lösungsmitteln, wie Aceton, Äthanol, Dioxan, Pyridin, DMSO, Methylcellusolve und Tetrahydrofuran, gelöst v/erden kann.The effect of the other strong acids in such amounts that the pH of the solvent mixture was not above 3.5 and preferably 2.5 or less largely corresponds to the stated effect of HCl. If a selective dissolution of hemicellulose and lignin with little or no hydrolysis of the glucan is desired, a suitable water-soluble, volatile organic solvent, such as methanol, ethanol, i- or, is expedient in order to obtain pulps with superior DP values of high quality nPropanol, butanol, acetone, methyl ethyl ketone, dioxane or pyridine, and a weak acid such as maleic, oxalic, L-apple, succinic, o-phthalic, nicotinic or trifluoroacetic acid, in a molar concentration between 0.025 and 0 , 05 used. Alternatively, one of the strong acids, buffered by admixing a neutral salt of the acid so that the pH of the solvent mixture is adjusted to about 2.2 or below, can be introduced into the aqueous-organic solvent mixture, so that a separation of cellulose fibers with high DP Values can be achieved. The lignin released from the solvent mixture can be obtained in the uncontaminated state by separating it from the mother liquor by distilling off the volatile component. It is obtained in a sugar-free state in such a form that it can be dissolved in the usual organic solvents, such as acetone, ethanol, dioxane, pyridine, DMSO, methyl cellosolve and tetrahydrofuran.

Die gelösten Kohlenhydrate, die in monomerer Form vorliegen, können leicht von der verbliebenen Flüssigkeit abgetrennt werden und weiter, beispielsweise durch Fermentieren, Dehydratisieren, Reduktion, Hydrieren, usw., aufgearbeitet werden. Es wurde gefunden, daß die Verzuckerungswirkung des Lösungsmittelgemisches auf das Glucan einer Kinetik erster Ordnung folgt, d.h. etwa 5 bis 10% Glucoseausbeute je Minute Kochzeit bei 200°C ergibt.The dissolved carbohydrates, which are in monomeric form, can easily be separated from the remaining liquid and can be worked up further, for example by fermentation, dehydration, reduction, hydrogenation, etc. The saccharification effect of the solvent mixture on the glucan has been found to follow first order kinetics, i.e. gives about 5 to 10% glucose yield per minute cooking time at 200 ° C.

In den folgenden Beispielen, die bestimmte Kochverfahren beschreiben, wird der Einfluß von Zeit und Temperatur auf die Produktgewinnung untersucht. Die gewählten bevorzugten Temperatur- und Zeitparameter, auf die die verschiedenen Verfahren entsprechend den gewünschten Produkten eingestellt werden, folgen allgemeinen Richtlinien für die Hydrolyse von Lignocellulosebestandteilen, d.h. : ungefährer Endpunkt für eine Hemicelluloseextraktion: 3 bis 5 Minuten Kochen bei 165 bis 180°C mit milder Säure oder einem Gemisch Säure/Salz;In the following examples, which describe certain cooking methods, the influence of time and temperature on the product recovery is examined. The preferred temperature and time parameters chosen, to which the various processes are adjusted according to the desired products, follow general guidelines for the hydrolysis of lignocellulose components, i.e. : Approximate end point for hemicellulose extraction: boil for 3 to 5 minutes at 165 to 180 ° C with mild acid or a mixture of acid / salt;

Produkte: Ligninlösung, Pulpe mit niedrigem Ligningehalt, Hemicellulosezucker; ungefährer Endpunkt für die Gewinnung einer Pulpe hoher Qualität:Products: lignin solution, low lignin pulp, hemicellulose sugar; Approximate end point for obtaining a high quality pulp:

Kochzeit 5 Minuten mehr bei 200°C mit milder Säure oder einem Gemisch Säure/Salz;Cooking time 5 minutes more at 200 ° C with mild acid or a mixture of acid / salt;

Produkte: Faserpülpe bester Qualität, Ligninlösung, Xylose- oder Mannosezucker, reduzierende Zucker;Products: best quality fiber pulp, lignin solution, xylose or mannose sugar, reducing sugar;

ITÜREALTITÜREALT

O-MPI ungefährer Endpunkt für mikrokristallinen Rückstand:O-MPI Approximate end point for microcrystalline residue:

Kochzeit 5 Minuten länger bei 200°C mit starker Säure;Cooking time 5 minutes longer at 200 ° C with strong acid;

Produkte : Pulpe mit hohem Ligningehalt und niedrigem DP, Ligninlösung, reduzierende Zucker; ungefährer Endpunkt für völlige Verzuckerung:Products: pulp with high lignin content and low DP, lignin solution, reducing sugars; Approximate end point for total saccharification:

Kochzeit 4 bis 10 Minuten länger bei 200°C mit starker Säure;Cooking time 4 to 10 minutes longer at 200 ° C with strong acid;

Produkte: fester Rückstand, Furfural oder Hydroxymethylfurfural, organische Säuren, Methanol.Products: solid residue, furfural or hydroxymethylfurfural, organic acids, methanol.

Es kann Bezug genommen werden auf Figur 1, die die fortschreitende Zerlegung von Lignocellulose und die Arten der Gewinnung von Produkten spezieller Verfahrensvarianten veranschaulicht.Reference can be made to FIG. 1, which illustrates the progressive decomposition of lignocellulose and the ways in which products of special process variants are obtained.

Beispiel I In diesem Beispiel und der zugehörigen Tabelle IV wird das Auflösungsvermögen für die Bestandteile von Cellulose von angesäuerten wäßrig-organischen Lösungsmitteln verglichen. Insbesondere werden Äthanol/Wasser/Säure-Gemische und Aceton/Wasser/SäurerGemische hinsichtlich ihrer Wirkungen auf je 100 g Schnitzel aus Espe oder Douglas-Tanne, verglichen. Je 100 g dieser Schnitzel wurden zusammen mit 1200 ml Kochflüssigkeit aus Wasser und organischem Lösungsmittel 50:50 in einen Versuchszellstoffkocher eingebracht, wobei zwei Ansätze mit acetonhaltigem Gemisch und die anderen beiden mit äthanolhaltigem Gemisch imprägniert wurden. Alle Flüssigkeiten enthielten 0,07 Gew. -% HCl als hydrolysierenden Katalysator. Die Säure war einer geeigneten Menge an Wasser zugesetzt worden, bevor das organische Lösungsmittel zugemischt wurde, und die Volurakontraktion beim Vermischen wurde mit wäßrigem Lösungsmittel 50:50 ausgeglichen, um die gewünschte Säurekonzentration einzustellen. Von dem Inhalt des Kochers wurden zu den angegebenen Zeiten Proben entnommen, ohne daß dabei der Druck im Behälter gesenkt wurde, und diese Proben wurden analysiert. T a b e l l e IVExample I In this example and the associated Table IV, the dissolving power for the constituents of cellulose from acidified aqueous-organic solvents is compared. In particular, ethanol / water / acid mixtures and acetone / water / acid mixtures are compared in terms of their effects on 100 g aspen or Douglas fir schnitzel. Each 100 g of this schnitzel was introduced together with 1200 ml cooking liquid from water and organic solvent 50:50 into a test cellulose cooker, two batches being impregnated with an acetone-containing mixture and the other two with an ethanol-containing mixture. All liquids contained 0.07% by weight HCl as a hydrolyzing catalyst. The acid had been added to an appropriate amount of water before the organic solvent was mixed in, and the volume contraction on mixing was balanced with 50:50 aqueous solvent to adjust the desired acid concentration. Samples were taken from the contents of the cooker at the times indicated without reducing the pressure in the container, and these samples were analyzed. TABLE IV

Temoeratur Zeit LösungsHolzartTemperature time solution type of wood

°C min. mittel Esoe Douglas-Tanne° C min. medium Esoe Douglas fir

Ausbeute Rest- Ausbeute Restan Pulpe lignin an Pulpe lignin % % % %Yield residual yield residual pulp lignin on pulp lignin%%%%

7 47,9 2,4 47,5 77 47.9 2.4 47.5 7

10 45,4 1,8 42,0 5,8510 45.4 1.8 42.0 5.85

200 Äthanol 20 31,2 0,5 31,5 2,1200 ethanol 20 31.2 0.5 31.5 2.1

30 28,6 - 26,8 -30 28.6 - 26.8 -

7 43,5 1,0 34,1 2,137 43.5 1.0 34.1 2.13

10 34,2 0,35 22,5 1,3010 34.2 0.35 22.5 1.30

200 15 Aceton 15,1 - 12,3 0,75200 15 acetone 15.1 - 12.3 0.75

20 1.0,4 - 6,5 -20 1.0.4 - 6.5 -

30 3,7 - 2,03 -30 3.7 - 2.03 -

Die Werte der Tabelle lassen das überlegene Lösungsvermögεn des Gemisches aus Wasser, Aceton und HCl erkennen, da die vollständige Verpülpung von Douglas-Tanne , einer schwer zu verarbeitenden Holzart, nur 20 Minuten erforderte. Wenn in der Kochflüssigkeit als organisches Lösungsmittel Äthanol verwendet wird, werden auch bei Verlängerung der Kochzeit auf 60 Minuten Ausbeuten an Pulpe von nicht weniger als 24% erhalten. Die in der Tabelle angegebenen Kochzeiten schließen ein Anfangsintervall von 5 Minuten ein, während dessen die Imprägnierung und eine beschränkte Hydrolyse einsetzten, während der Kocher mit der Beschickung in einem bei 200ºC gehaltenen Glycerinbad auf Verfahrenstemoeratur erhitzt wurde. Beispiel II Der Einfluß der Säurekonzentration und der Angriff der Säure wurden bei konst-anter Temperatur von 200°C nur für Espenholz innerhalb eines beschränkten Bereiches der Verhältnisse Wasser zu Lösungsmittel verglichen. Alle HCl-Kochvorg.änge wurden mit einem Losungsmittelgemisch aus Wasser und Aceton unter Verwendung eines Gewichtsverhältnisses Holz:Flüssigkeit von 1:10 durchgeführt; alle Oxalsäurekochvorgänge wurden mit 0,5m Säure und einem Losungsmittelgemisch aus Wasser und Äthanol mit einem Verhältnis Holz:Flüssigkeit von 1:10 durchgeführt. Das Säure/Salz-Gemisch HCl/KCl war 0,0692m KCl und 0,0108m HCl in einem Gemisch aus Äthanol und Wasser im Volumverhältnis 60:40, und das Verhältnis Holz:Flüssigkeit betrug 1:8. Die angegebenen Pülpeausbeuten sind als Gewichts-% der Beschickung zu verstehen. Zuckermengen und Lignin sind als Prozent der durch das angewandte Hydrolyseverfahren letztlich erzielten Ausbeute zu verstehen. Das ganze Holz enthielt insgesamt 19% abtrennbares Lignin, insgesamt 74% abtrennbare Holocellulose, 56,3% als Glucose gewinnbare Cellulose und 17,9% abtrennbare Hemicellulose, die aus 1,9% Mannose und 16,0% Xylose bestand. Die angegebenen Werte zeigen, daß eine Erhöhung der Säurekonzentration von 0,01m auf 0,02m bei Verwendung von HCl eine nur geringe oder gar keine Wirkung auf die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante bei konstanter Reaktionstemperatur und etwas unterschiedlichen Verhältnissen organisches Lösungsmittel: Wasser hat. Bei einer Verdreifachung der Konzentration - von 0,02m auf 0,06m ergab sich jedoch eine beträchtliche Wirkung, und %der Einfluß einer Erhöhung der Säurekonzentration ist bei den höheren Konzentrationen denjenigen einer Erhöhung der Temperatur auf die Hydrolysegeschwindigkeit vergleichbar. The values in the table show the superior dissolving power of the mixture of water, acetone and HCl, since the complete flushing of Douglas fir, a type of wood that is difficult to process, required only 20 minutes. If ethanol is used as the organic solvent in the cooking liquid, yields of pulp of not less than 24% are obtained even if the cooking time is extended to 60 minutes. Cooking times shown in the table include an initial interval of 5 minutes during which impregnation and limited hydrolysis began while the feeder was heated to process temperature in a glycerol bath kept at 200 ° C. Example II The influence of the acid concentration and the attack of the acid were compared at a constant temperature of 200 ° C. only for aspen wood within a limited range of the water to solvent ratios. All HCl cooking procedures were carried out with a solvent mixture of water and acetone using a wood: liquid weight ratio of 1:10; all oxalic acid cooking was carried out with 0.5m acid and a solvent mixture of water and ethanol with a ratio of wood: liquid of 1:10. The HCl / KCl acid / salt mixture was 0.0692m KCl and 0.0108m HCl in a 60:40 by volume mixture of ethanol and water, and the wood: liquid ratio was 1: 8. The indicated pulp yields are to be understood as% by weight of the feed. Amounts of sugar and lignin are to be understood as percent of the ultimate yield achieved by the hydrolysis process used. The whole wood contained a total of 19% separable lignin, a total of 74% separable holocellulose, 56.3% separable cellulose and 17.9% separable hemicellulose consisting of 1.9% mannose and 16.0% xylose. The values given show that an increase in the acid concentration from 0.01 m to 0.02 m when using HCl has little or no effect on the reaction rate constant at constant reaction temperature and somewhat different ratios of organic solvent: water. However, when the concentration tripled - from 0.02m to 0.06m, there was a significant effect, and% the influence of increasing the acid concentration at the higher concentrations is comparable to that of increasing the temperature on the rate of hydrolysis.

Figure imgf000029_0001
Figure imgf000029_0001

Die mit einem gepufferten Gemisch aus starker Säure und Salz erhaltene überlegene Ausbeute an Pulpe und der hohe Wert an gelöstem Lignin machen die Gewinnung einer Paser hoher Festigkeit aus Pflanzenmaterialien aller Arten möglich, wie als nächstes gezeigt werden soll.The superior yield of pulp obtained with a buffered mixture of strong acid and salt and the high value of dissolved lignin make it possible to obtain a high-strength paser from plant materials of all kinds, as will be shown next.

Die Reißlänge der Cellulosepülpe wird stark von der Restviskosität, d.h. dem Polymerisationsgrad der Cellulose nach der Isolierung der Faser beeinflußt. Starke Säuren sind selbst bei niedriger Konzentration nicht spezifisch in ihrer Hydrolysewirkung, insofern als sie alle glycosidischen Verknüpfungen in der Lignocellulose, einschließlich derjenigen Verknüpfungen, die sich in den Gebieten hoher Ordnung finden, hydrolysieren, d.h. amorphe, mesomorphe und kristalline Cellulose hydrolysieren.The tear length of the cellulose pulp is strongly dependent on the residual viscosity, i.e. affects the degree of polymerization of cellulose after isolation of the fiber. Strong acids, even at low concentrations, are not specific in their hydrolysis activity in that they hydrolyze, i.e., link all glycosidic linkages in lignocellulose, including those found in high order areas. Hydrolyze amorphous, mesomorphic and crystalline cellulose.

Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung einer weniger aggresiven katalytischen sauren Verbindung, insbesondere einer schwachen organischen Säure, nämlich einer Säure mit einer Dissoziationskonstante unter derjenigen der starken Säuren, nämlich Malein-, L-Apfel-, Oxal-, Bernstein-, o-Phthal-, Nicotin-, Salicyl- und Trifluoressigsaure, oder bei Verwendung einer starken Säure im Gemisch mit einem neutralen Puffersalz dieser Säure eine Entlignifizierungswirkung des wäßrig-organischen Lösungsrπittelgeraisches erzielt wird, die fast ebenso rasch erfolgt, wie es mit dem Gemisch aus starker Säure und Lösungsmittel möglich ist, jedoch eine Cellulosefaser mit beträchtlich verbessertem DP-Wert freisetzt.It has now been found that when using a less aggressive catalytic acidic compound, in particular a weak organic acid, namely an acid with a dissociation constant below that of the strong acids, namely maleic, L-apple, oxalic, amber, o- Phthalic, nicotinic, salicylic and trifluoroacetic acid, or when using a strong acid in a mixture with a neutral buffer salt of this acid, a delignification effect of the aqueous-organic solvent solvent is achieved, which is almost as fast as with the mixture of strong acid and Solvent is possible, but releases a cellulose fiber with a considerably improved DP value.

Ein sehr wesentlich höherer DP-Wert der Cellulosefaser kann unter Anwendung verkürzter Entlignifizierungszeiten erzielt werden, wenn ein mit Oxalsäure katalysiertes wäßrig-organisches Losungsmittelgemisch verwendet wird. Es wurden DP-Werte der freigesetzten Faser nahe denjenigen von praktisch nicht-abgebauter Naturfaser festgestellt. Beispiel IIIA very much higher DP value of the cellulose fiber can be achieved by using shorter delignification times if an aqueous-organic solvent mixture catalyzed with oxalic acid is used. DP values of the released fiber were found to be close to those of practically undegraded natural fiber. Example III

Eine Anzahl von Ansätzen aus zerkleinertem, Ofengetrocknetem Espen- und Fichtenholz von je 5 g wurden in einem Hochdruckkocher aus rostfreiem Stahl mit je 60 ml eines Gemisches von Wasser und Äthanol 40:60 gekocht. Jeder Beschickung wurden bestimmte Mengen an HCl, Oxalsäure oder gepuffertem HCl/KCl zugesetzt. Das Säure/Salz-Gemisch enthielt 0,0692m KCl und 0,0108m HCl in dem Äthanol/Wasser-Gemisch 60:40, bezogen auf das Volumen, so daß das Imprägnierungsgemisch ein pH von 2,2 hatte. Ausbeuten und DP-Werte der verbleibenden Cellulose sinά in Tabelle VT zusammengestellt. Der Polymerisationsgrad wurde nach dem Verfahren der Verwendung eines Eisen/Weinsäure/Natrium-Komplexes bestimmt. Das Verhältnis Holz: Flüssigkeit betrug bei Verwendung von Espenholz 1:12 und bei Verwendung von Fichtenholz 1 :8, ausgenommen des Kochens von Fichtenholz mit HCl, bei dem ein Verhältnis Holz:Flüssigkeit von 1:10 angewandt wurde.A number of shredded, oven-dried aspen and spruce wood batches of 5 g each were boiled in a high-pressure stainless steel cooker with 60 ml of a mixture of water and ethanol 40:60. Certain amounts of HCl, oxalic acid, or buffered HCl / KCl were added to each feed. The acid / salt mixture contained 0.0692m KCl and 0.0108m HCl in the ethanol / water mixture 60:40 by volume so that the impregnation mixture had a pH of 2.2. Yields and DP values of the remaining cellulose are summarized in table VT. The degree of polymerization was determined by the method of using an iron / tartaric acid / sodium complex. The wood: liquid ratio was 1:12 when using aspen wood and 1: 8 when using spruce wood, except for cooking spruce wood with HCl, where a wood: liquid ratio of 1:10 was used.

T a b e l l e VIT a b e l l e VI

Temp. Zeit Säure und HolzartenTemp. Time acidity and types of wood

°C min Konzentration , Espe Fichte molar° C min concentration, aspen spruce molar

AusRestAusRestbeute lignin DP beute lignin 'DP an anFromRestAusRestbue lignin DP lootin 'DP on

Pülpe Pulpe % % % %Pulp Pulp%%%%

Ausgangsholz: 77.361 0,67 1140 11 ,50 1,3 1220Starting timber: 77.36 1 0.67 1140 11, 50 1.3 1220

5 HCl, 0,02 46,9 1,0 120 47,8 5,24 1875 HCl, 0.02 46.9 1.0 120 47.8 5.24 187

200 5 OXA ,0,05 53,2 4,9 980 50,9 6,42 640200 5 OXA, 0.05 53.2 4.9 980 50.9 6.42 640

10 OXA, 0,05 51,2 3,5 700 - - -10 OXA, 0.05 51.2 3.5 700 - - -

25 OXA, 0,05 - - - 49,2 4,5 63025 OXA, 0.05 - - - 49.2 4.5 630

5 OXA, 0,025 59,4 5,8 1125 - - -5 OXA, 0.025 59.4 5.8 1125 - - -

200 10 OXA, 0,025 52,9 4,0 1025 67 15,6 987200 10 OXA, 0.025 52.9 4.0 1025 67 15.6 987

15 OXA, 0,025 51,9 2,31 870 65 14,3 67515 OXA, 0.025 51.9 2.31 870 65 14.3 675

200 3 HCl/KCl 65,6 6,2 465 - - - 7 HCl/KCl 56,8 4,8 450 50,9 6,09 440 OXA = Oxalsäure = Werte für Chlorit-holocellulose Diese Werte zeigen die außerordentliche Verbesserung der Festigkeit von Pflanzenfasern jeder Art gegenüber denjenigen, die bisher durch chemische oder Bakterien/Fungus-Wirkung erhalten wurden. Die Festigkeit von Papierbahnen, Laminaten, Filtern, Garnen, Seilen und Tauwerk aus allen faserhaltigen Pflanzen kann offensichtlich durch die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung zur Freisetzung solcher Fasern sehr wesentlich verbessert werden.200 3 HCl / KCl 65.6 6.2 465 - - - 7 HCl / KCl 56.8 4.8 450 50.9 6.09 440 OXA = oxalic acid = values for chloritol holocellulose These values show the extraordinary improvement in the strength of vegetable fibers of all kinds compared to those which have been obtained up to now by chemical or bacterial / fungus action. The strength of paper webs, laminates, filters, yarns, ropes and cordage from all fiber-containing plants can obviously be significantly improved by using the method according to the invention to release such fibers.

Die halbmechanischen oder halbchemischen Pulpen stellen einen Kompromiss zwischen den hohen Ausbeuten mechanischer Pulpen, beispielsweise Holzschliff, und den sehr festen chemischen Pulpen dar, insofern als eine bessere Pulpe mit weniger beschädigten Fasern erhalten werden kann, wenn ein Teil des die Fasern verbindenden Materials, nämlich des Lignins und der Hemicellulosen, entfernt und das Fasernetzwerk durch chemische Einwirkung so weit erweicht wird, daß nur geringe Reißkräfte erforderlich sind, um die Fasergruppen zu lockern.The semi-mechanical or semi-chemical pulps are a compromise between the high yields of mechanical pulps, e.g. wood pulp, and the very firm chemical pulps, in that a better pulp with less damaged fibers can be obtained if part of the material connecting the fibers, namely the Lignins and the hemicelluloses, removed and the fiber network is softened by chemical action so far that only low tensile forces are required to loosen the fiber groups.

Eine derart verbesserte Pulpe wird, in geringerer Ausbeute, jedoch mit höherer Blattfestigkeit und in viel kürzerer Zeit, als sie erforderlich ist, um eine Pulpe allein durch chemische Einwirkung herzustellen, erhalten. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann leicht für die Herstellung von Bahnen sehr hoher Festigkeit mit geringen Kosten und in kurzer Zeit durchgeführt werden, wobei das Kochen entweder in einzelnen Ansätzen oder kontinuierlich oder entweder in nur einer Stufe oder in zwei Stufen unter Verwendung eines Lösungsmittelgemisches aus entweder Wasser und Äthanol und Wasser und Aceton und einer schwachen Säure oder einer gepufferten starken Säure als Katalysator durchgeführt werden kann.Such an improved pulp is obtained in a lower yield, but with a higher sheet strength and in a much shorter time than is required to produce a pulp by chemical action alone. The process of the present invention can be easily carried out for the production of very high strength webs at low cost and in a short time, cooking either in single batches or continuously, or either in only one step or in two steps using a mixed solvent of either Water and ethanol and water and acetone and a weak acid or a buffered strong acid can be carried out as a catalyst.

Die Entlignifizierung und Hydrolyse von beispielsweise zerkleinertem Holz, Stroh, Zuckerrohr oder Bagasse kann bei einer Zellstoffkochertemperatur von etwa 180°C gewöhnlich in einer Zeit von nur 3 bis 5 Minuten erfolgen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Lignocelluloserest zwar erweicht, behält aber noch seine anfängliche Strukturform, wenn das Material in einer Flüssigkeit verrührt wird und kann trotzdem leicht zu einer Faserdispersion, d.h. einer Pulpe, verarbeitet werden, indem man ihn durch einen oder mehrere Hochdruckschleifer, in denen er hohen Flüssigkeitsscherkräften unterworfen wird, führt, so daß eine thermoraechanische Pulpe gebildet wird. Es können Ligningehalte von 5 bis 6% erzielt werden, und es wird eine Pulpe mit außerordentlich hoher Festigkeit erhalten.The delignification and hydrolysis of, for example, shredded wood, straw, sugar cane or bagasse can be used in one Pulp boiler temperature of about 180 ° C usually take only 3 to 5 minutes. At this point, the lignocellulose residue has softened but still retains its initial structural shape when the material is stirred in a liquid and can still be easily processed into a fiber dispersion, i.e. a pulp, by passing it through one or more high pressure grinders, in which he is subjected to high liquid shear forces, so that a thermomechanical pulp is formed. Lignin contents of 5 to 6% can be achieved and a pulp with extremely high strength is obtained.

Die Kochflüssigkeit oder die Kochflüssigkeiten können in der im folgenden beschriebenen Weise weiter verarbeitet werden, um organisches Lösungsmittel und andere gelöste Materialien zu gewinnen.The cooking liquid or liquids can be processed further in the manner described below in order to obtain organic solvent and other dissolved materials.

Für die Auflösung von Pulpe für die Herstellung regenerierter Cellulose beispielsweise wird ein DP-Wert für gebleichte Pulpe von über 800 und ein Mindestgehalt an α-Cellulose von 85% oder darüber gefordert. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diesen Anforderungen genügt, wie im folgenden näher beschrieben.For example, to dissolve pulp for the production of regenerated cellulose, a DP value for bleached pulp of over 800 and a minimum content of α-cellulose of 85% or above is required. According to the present invention, these requirements are met, as described in more detail below.

Beispiel IVExample IV

Eine Anzahl von Ansätzen aus luftgetrockneten Flocken von Espen-, Fichten- und Birkenholz von je 20 g mit Flockenabmessungen von etwaA number of batches of air-dried flakes of aspen, spruce and birch wood, each weighing 20 g, with flake dimensions of approximately

2 cm × 6 cm × 0,8 mra - 1,5 mm, Zuckerrohrfasern von 3 mm ×2 cm × 6 cm × 0.8 mra - 1.5 mm, sugar cane fibers of 3 mm ×

3 mm × 10 cm und Weizenstroh von 10 cm Länge, ebenfalls 20 g, wurde durchgeführt. Jede Beschickung wurde mit so viel Losungsmittelgemisch, daß das Gewichtsverhältnis von Beschickung zu Losungsmittelgemisch 1:10 betrug, in.einen Bombεnkocher aus rostfreiem Stahl eingebracht. Das Losungsmittelgemisch bestand aus 60 Teilen Äthanol und 40 Teilen Wasser und enthielt so viel Oxalsäure, daß ihre Konzentration 0,05ra war. Die Temperatur des Kochers wurde innerhalb etwa 7 Minuten auf 200°C gebracht, und das Kochen erfolgte bei dieser Temperatur für eine bestimmte Zeit. Die erhaltenen Pulpen wurden auf Ausbeute, Restlignin, DP und α-Cellulose analysiert. Die erhaltenen Werte sind in Tabelle VTI zusammengestellt.3 mm × 10 cm and wheat straw of 10 cm in length, also 20 g, were carried out. Each charge was introduced into a stainless steel bomb cooker with a solvent mixture such that the weight ratio of charge to solvent mixture was 1:10. The solvent mixture consisted of 60 parts of ethanol and 40 parts of water and contained so much oxalic acid that its concentration was 0.05ra. The temperature of the cooker was within brought to 200 ° C for about 7 minutes, and cooking was done at that temperature for a certain time. The pulps obtained were analyzed for yield, residual lignin, DP and α-cellulose. The values obtained are shown in Table VTI.

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Die obigen Werte zeigen, daß alle in dieser Weise erhaltenen Pulpen einen α-Cellulosegehalt von über 85% hatten. Alle diese Pulpen sprachen außerordentlich gut auf eine dreistufige Bleichungsfolge aus Chlorieren, Extraktion-Hypochlorit an, wonach der Weißgrad demjenigen gebleichter Pulpen, d.h. 88%, durchaus vergleichbar war. Die ά-Cellulosegehalte lagen in dem Bereich von 95 bis 99%.The above values show that all pulps obtained in this way had an α-cellulose content of over 85%. All of these pulps responded exceptionally well to a three step bleaching sequence of chlorination, extraction hypochlorite, after which the whiteness of that of bleached pulps, i.e. 88%, was quite comparable. The cellulose contents were in the range from 95 to 99%.

Beispiel VExample V

Die Entfernung des größeren Teils des Lignins von Lignocellulose, wie Stroh, Gräsern, Zuckerrohrrückständen und verschiedenen Hartund Weichhölzern, ist auch schon dafür genutzt worden, die Verdaulichkeit solcher Materialien durch Wiederkäuer zu verbessern. Die Kosten der Entlignifizierung waren jedoch bisher so hoch, daß ein solches Material nicht mit dem üblichen Viehfutter konkurrieren konnte. Außerdem wird bei manchen bekannten Verfahren der Entlignlfizierung das Restlignin so verändert, daß der Lignocelluloserückstand für Rinder giftig ist.The removal of the major part of the lignin from lignocellulose, such as straw, grass, sugar cane residues and various hard and soft woods, has also been used to improve the digestibility of such materials by ruminants. However, the cost of delignification has so far been so high that a such material could not compete with the usual animal feed. In addition, in some known methods of delignification, the residual lignin is changed so that the lignocellulose residue is toxic to cattle.

Durch die vorliegende Erfindung werden die Kosten der Entlignifizierung weitgehend gesenkt, und man erhält in kurzer Kochzeit einen Restlignlngehalt unter 5%. Eine Anzahl von Versuchen wurden mit je 100 g luftgetrockneter Espe, Douglas-Tanne, Fichte, Bagasse und Weizenstroh durchgeführt. Jede Beschickung wurde zusammen mit einem Losungsmittelgemisch aus Aceton und Wasser im Verhältnis 60:40, das 0,02m an Salzsäure war, in einen Zellstoffkocher aus rostfreiem Stahl eingebracht. Die Kochtemperatur betrug nach einer Aufheizzeit von 6 bis 7 Minuten 195°C, und es wurden verschiedene Kochzeiten angewandt. Ausbeuten, Restligningehalte und Verdaulichkeiten sind in Tabelle VIII zusammengestellt.The present invention largely reduces the cost of delignification, and a residual lignin content of less than 5% is obtained in a short cooking time. A number of experiments were carried out with 100 g of air-dried aspen, Douglas fir, spruce, bagasse and wheat straw. Each feed was placed in a stainless steel pulp cooker along with a 60:40 solvent mixture of acetone and water that was 0.02m hydrochloric acid. The cooking temperature was 195 ° C after a heating time of 6 to 7 minutes and different cooking times were used. Yields, residual lignin contents and digestibility are summarized in Table VIII.

T a b e l l e VIIIT a b e l l e VIII

Spezies Kochzeit Ausbeute RestVerdaulichkeit min. lignin des trockenen % Materials, %Species Cooking time Yield Residual digestibility min. % dry material lignin,%

Espe 7 40 0,39 91,3 8 36 0,14 92,5Aspen 7 40 0.39 91.3 8 36 0.14 92.5

Douglas- 7 40 3,43 75,4 Tanne 8 30 2,73 84,8Douglas- 7 40 3.43 75.4 Fir 8 30 2.73 84.8

Fichte 7 45 5,00 74,0 8 37 3.6 74,4Spruce 7 45 5.00 74.0 8 37 3.6 74.4

Bagasse 5 64 5,7 56,4 7 50 3,5 67,1Bagasse 5 64 5.7 56.4 7 50 3.5 67.1

Weizenstroh 7 64 3,6 78,6 15 55 2,8 89,1 Die angegebene Verdaulichkeit wurde in vitro nach dem Verfahren von R.W. Mellengerger et al, 1970, J. Anim. Sei. 30: 1005-1011, ermittelt. Jede Pulpe wurde auf eine Teilchengröße von 0,8 mm (to pass 20 mesh screen) vermashlen, und das Pulver wurde mit Pansenflüssigkeit von, geschlachteten Rindern inkubiert.Wheat straw 7 64 3.6 78.6 15 55 2.8 89.1 The indicated digestibility was determined in vitro by the method of RW Mellengerger et al, 1970, J. Anim. Be. 30: 1005-1011. Each pulp was ground to a particle size of 0.8 mm (to pass 20 mesh screen) and the powder was incubated with rumen fluid from slaughtered cattle.

Die obigen Werte zeigen, daß es nach dem Verfahren gemäß der Erfindung möglich ist, ein ausgezeichnetes Rinderfutter aus bisher nur schlecht oder überhaupt nicht hierfür verwendbarem Pflanzenmaterial herzustellen. Durch die Gewinnung von Nebenprodukten aus der Kochflüssigkeit, wie Lignin, Zuckern, und rückgeführtem Lösungsmittel, werden die Kosten der Durchführung des Verfahrens und der dafür erforderlichen Anlage gesenkt. Die verwendete Vorrichtung kann ein Einstufenkocher sein, wobei für die Imprägnierung mit dem Losungsmittelgemisch bei Raumtemperatur ein offener Trog verwendet wird. Die Anlage besteht aus einer unter Druck arbeitenden Beschickungsvorrichtung für die Holzteilchen, einem Gatter, das einem Druck von 35 Dar standzuhalten vermag, einem Heizsystem, einem Hochdruckheiz- und Injektionssystem für Flüssigkeit, Rückführungsleitungen, einer Kühl- und Waschvorrichtung am Boden, einer Zentrifuge mit Spüleinrichtung, einem einfachen Entspannungsverdampfer zur Rückgewinnung von Lösungsmittel, einem Mischer für die Beschickung und einer Pelletisiervorrichtung für die Pulpe.The above values show that it is possible according to the method according to the invention to produce an excellent cattle feed from plant material which has hitherto been difficult or impossible to use. By extracting by-products from the cooking liquid, such as lignin, sugars, and recycled solvent, the costs of carrying out the process and the installation required for this are reduced. The device used can be a one-step cooker, an open trough being used for the impregnation with the solvent mixture at room temperature. The system consists of a pressurized feeding device for the wood particles, a gate that can withstand a pressure of 35 dar, a heating system, a high-pressure heating and injection system for liquids, return lines, a cooling and washing device on the bottom, a centrifuge with a flushing device , a simple flash evaporator for solvent recovery, a mixer for the feed and a pelletizer for the pulp.

Beispiel VIExample VI

Einige organische Säuren, die im Gemisch mit wäßrig-organischen Lösungsmittelgemischen die Fasertrennung begünstigen, haben besondere Vorteile, wenn es Ziel der Hydrolyse ist, Hemicellulose und Lignin aufzulösen, jedoch einen hohen DP der Faser zu erhalten, indem sie sich bei der Kochtemperatur allmählich zersetzen, wodurch ihre Wirkung auf das Glucan beschränkt wird. Beispielsweise zersetzt sich bei den höheren Kochtemperaturen Oxalsäure zu CO2 und H2O und Salicylsäure zu Phenol. und CO2 , so daß die anfangs rasch erfolgende Hydrolyse mit dem 0,05m Katalysator zu Beginn des Kochens eine frühzeitige Freisetzung der Faser durch das so katalysierte Losungsmittelgemisch. ermöglicht, während die Hydrolysewirkung, wenn die Cellulose freigelegt ist, milder wird.Some organic acids, which promote fiber separation in a mixture with aqueous-organic solvent mixtures, have particular advantages if the aim of the hydrolysis is to dissolve hemicellulose and lignin, but to obtain a high DP of the fiber by gradually decomposing at the cooking temperature, which limits their action to the glucan. For example, oxalic acid decomposes to CO 2 and at the higher cooking temperatures H 2 O and salicylic acid to phenol. and CO 2 , so that the initially rapid hydrolysis with the 0.05 m catalyst at the beginning of the boiling results in an early release of the fiber by the solvent mixture thus catalyzed. enables while the hydrolysis effect, when the cellulose is exposed, is milder.

Eine Versuchsreihe ohne Lignocellulose mit Oxalsäure als Katalysator in einem Äthanol/Wasser-Geraisch 60:40 und einer Säurekonzentration von 0,05ra wurde durch Kochen bei 200°C durchgeführt. Das pH wurde von Zeit zu Zeit über eine Periode von 30 Minuten gemessen, und Proben wurden entnommen, um die Flüssigkeit zu titrieren und die Restsäure zu messen. Eine weitere Versuchsreihe wurde durchgeführt, wobei eine Flüssigkeit, die kein organisches Lösungsmittel enthielt, verwendet wurde, und in einer weiteren Versuchsreihe wurden gleiche Teile Aceton und Wasser verwendet. Die in Tabelle IX zusammengestellten Werte zeigen eine fortschreitende und rasche Abnahme der Azidität des Lösungsmittelgeraisehes mit der Zelt, wobei diese Senkung bei Äthanol/Wasser am größten und mit Wasser allein am geringsten ist.A series of experiments without lignocellulose with oxalic acid as catalyst in an ethanol / water mixture of 60:40 and an acid concentration of 0.05ra was carried out by boiling at 200 ° C. The pH was measured from time to time over a 30 minute period and samples were taken to titrate the liquid and measure the residual acid. Another series of experiments was carried out using a liquid containing no organic solvent, and in another series of experiments equal parts of acetone and water were used. The values compiled in Table IX show a progressive and rapid decrease in the acidity of the solvent system with the tent, this decrease being greatest with ethanol / water and the lowest with water alone.

Figure imgf000037_0001
Die praktische Anwendbarkeit dieses Phänomens wurde durch eine Versuchsreihe, bei der Espen-, Fichten- und Birkenholzflocken bei 200ºC in einem Losungsmittelgemisch Äthanol/Wasser 60:40, .angesäuert durch Zugabe von Oxalsäure auf eine Säurekonzentration von 0,05m gekocht wurden, studiert. In Tabelle X sind die Ausbeuten an Pulpe, Restlignin und DP der Faser zusammengestellt.
Figure imgf000037_0001
The practical applicability of this phenomenon was studied by a series of experiments in which aspen, spruce and birchwood flakes were boiled at 200 ° C in a 60:40 ethanol / water solvent mixture acidified by adding oxalic acid to an acid concentration of 0.05 m. Table X shows the yields of pulp, residual lignin and DP of the fiber.

T ab e l l e XT ab e l l e X

Spezies Kochzeit Ausbeute Restlignin DP Anfangsmin. an Pulpe Kappa-Zahl/ TAPPI- konzentra% Viskotion Oxalsität säureSpecies Cooking time Yield Residual lignin DP Initial min. on pulp Kappa number / TAPPI concentration% viscosity oxalic acid

8 62,3 58/7,54 1250 0,025m8 62.3 58 / 7.54 1250 0.025m

Espe 10 59,63 52/6,85 1200 0,025m 15 51 39/5,19 1180 0,025mEspe 10 59.63 52 / 6.85 1200 0.025m 15 51 39 / 5.19 1180 0.025m

10 67 120/15,6 987 0,05m10 67 120 / 15.6 987 0.05 m

15 65 110/14,3 0,05m15 65 110 / 14.3 0.05 m

Fichte 20 57,3 95/12,3 950 0,05mSpruce 20 57.3 95 / 12.3 950 0.05 m

30 56 97/12,6 - 0,05m30 56 97 / 12.6 - 0.05m

10 63,2 35/4,55 1360 0,05m10 63.2 35 / 4.55 1360 0.05m

Birke 15 60,8 25/3,25 1320 0,05mBirch 15 60.8 25 / 3.25 1320 0.05 m

20 57 27/3,51 1170 0,05m20 57 27 / 3.51 1170 0.05 m

Die Geschwindigkeit des Verlustes an Holzsubstanz beträgt etwa 2,5% je 5 Minuten Kochzeitverlängerung nach einer anfänglichen Aufheizzeit von etwa 7 Minuteri. Die Freisetzung der Faser erfolgt bei Espe in einer Kochzeit von 7,5 Minuten und bei Fichte in einer Kochzeit von 8,5 bis 9 Minuten. Die geringen Kochverluste lassen erkennen, daß die Zersetzung der Säure die Beibehaltung hoher DP-Werte der Faser begünstigt. Wenn der Zellstoffkocher ein Behälter ist, bei dem Einlaß-und Auslaßöffnungen in großem Abstand voneinander an entgegengesetzten Enden des Behälters angeordnet sind und der mit Mitteln zur Bewegung der Lignocellulose und des Lösungsmittelgemisches ausgestattet ist, kann die Relativbewegung zwischen strömender Flüssigkeit und fortschreitender Lignocellulose so gewählt werden, daß Ausbeute und Gewinnung der Produkte sowie die Faserqualität optimal werden. Die Entscheidung, ob Flüssigkeit und Feststoffe parallel zueinander oder im Gegenstrom geführt werden, hängt davon ab, welches Ziel durch das Kochen erreicht werden soll. Allgemein ist die Entlignifizierungswirkung des Kochens am größten, wenn zu Beginn des Kochens die höchste Säurekonzentration vorliegt. Durch Parallelführung von Losungsmittelgemisch und Lignocellulose ist das Hydrolysierungsvermögen am größten. Wenn jedoch temperaturempfindliche Hemicellulosezucker in höchstmöglicher Reinheit gewonnen werden sollen, muß die Verweilzeit der Flüssigkeit so kurz wie möglich sein, um eine säurekatalysierte thermische Umwandlung von Xylose und Mannose zu vermeiden, so daß in diesem Fall die Gegenstromführung zu bevorzugen ist. Wenn dem Losungsmittelgemisch temperaturempflndliche organische Katalysatoren, wie Oxalsäure und Salicylsäure, zugemischt werden, muß die Gegenstromführung angewandt werden, um eine vorzeitige Verschlechterung des Hydrolysierungsvermögens des Lösungsmittelgemisches zu vermeiden. Dies wird bei Anwendung einer Anlage-gemäß Figuren 2A, B und C, die die Gewinnung des gesamten Bereiches von Produkten, die aus Lignocellulose gewonnen werden können, wie durch Figur 1 veranschaulicht, betrieben werden kann, berücksichtigt.The rate of loss of wood substance is about 2.5% for every 5 minutes of cooking time extension after an initial heating-up time of about 7 minutes. The fiber is released in aspen in a cooking time of 7.5 minutes and in spruce in a cooking time in 8.5 to 9 minutes. The low cooking losses indicate that the decomposition of the acid favors the maintenance of high fiber DP values. If the pulp cooker is a container in which inlet and outlet openings are arranged at a large distance from one another at opposite ends of the container and is equipped with means for moving the lignocellulose and the solvent mixture, the relative movement between flowing liquid and progressive lignocellulose can be chosen in this way that the yield and production of the products as well as the fiber quality are optimal. The decision as to whether liquid and solids are conducted in parallel or in countercurrent depends on the goal of cooking. In general, the delignification effect of cooking is greatest when the highest acid concentration is present at the start of cooking. The hydrolyzing capacity is greatest by running the solvent mixture and lignocellulose in parallel. If, however, temperature-sensitive hemicellulose sugars are to be obtained in the highest possible purity, the residence time of the liquid must be as short as possible in order to avoid acid-catalyzed thermal conversion of xylose and mannose, so that in this case the countercurrent flow is preferred. If temperature-sensitive organic catalysts such as oxalic acid and salicylic acid are added to the solvent mixture, the countercurrent flow must be used in order to avoid premature deterioration in the hydrolyzability of the solvent mixture. This is taken into account when using a system according to FIGS. 2A, B and C, which can be used to extract the entire range of products that can be obtained from lignocellulose, as illustrated by FIG. 1.

Gemäß Figuren 2A, 2B und 2C werden LignocelluloseSchnitzel kontinuierlich vom Förderband 1 als Beschickung auf eine Schnecke 2 geworfen und durch diese mit bestimmter Geschwindigkeit einer Hochdruckschnecke 3 einer Vorimprägnierungsvorrichtung 5 zugeführt. Die Schnitzel, die am Ende der Schnecke ankommen, werden mit einem Lösungsmittelgemisch, das von der Druckpumpe P zugepumpt und durch Einlaß 4 am Eintrittsende dieser Vorrichtung zugeführt wird, auf eine Temperatur über 100°C und vorzugsweise 150ºC vorgewärmt, um die Imprägnierung einzuleiten.According to FIGS. 2A, 2B and 2C, lignocellulose chips are continuously thrown from the conveyor belt 1 as a feed onto a screw 2 and are fed through this to a high-pressure screw 3 of a pre-impregnation device 5 at a certain speed. The cutlets that arrive at the end of the snail are marked with a Solvent mixture, pumped by the pressure pump P and fed through inlet 4 at the inlet end of this device, preheated to a temperature above 100 ° C and preferably 150 ° C to initiate the impregnation.

Die benetzten Schnitzel werden über den Hochdruckschneckenförderer 6 in den ersten Behälter 9 eines Zweistufenkochers 100 eingeführt. Im Behälter 9 werden die Schnitzel mit einer ersten, vorgeheizten Kochflüssigkeit, die durch Leitung 7 und Vorratstank 8 sowie die Heizvorrichtung 7A zugeführt wird, vermischt und vorbehandelt. Diese Flüssigkeit ist so zusammengesetzt, daß sie Lignin zu lösen und Hemicellulose teilweise zu hydrolysieren vermag und kann aus 70 bis 30 Teilen Aceton und 30 bis 70 Teilen Wasser, vorzugsweise etwa 50 Teilen Lösungsmittel und 50 Teilen Wasser, bestehen. Alternativ kann die Flüssigkeit aus Äthanol und Wasser im gleichen Verhältnis bestehen und enthält eine solche Menge, an katalysierender saurer Verbindung, die Oxalsäure sein kann, daß sie in einer Konzentration von 0,025m bis 0,05m in dem Losungsmittelgemisch anwesend ist und das Gemisch ein pH in dem Bereich von 3,5 bis etwa 1,7, vorzugsweise etwa 2,2, hat. Das Verhältnis Holz:Flüssigkeit wird in der Imprägnierungszone zwischen 1:4 und 1:15, vorzugsweise bei etwa 1 :10,gehalten. Die Temperatur der in die Zone 9 eintretenden Flüssigkeit beträgt 180°C oder darüber, so daß die Temperatur der Flocken oder Schnitzel rasch erhöht und die Auflösung von Lignin und Hemicellulose eingeleitet wird.The wetted chips are introduced into the first container 9 of a two-stage cooker 100 via the high-pressure screw conveyor 6. In the container 9, the chips are mixed and pretreated with a first, preheated cooking liquid which is fed through line 7 and storage tank 8 and the heating device 7A. This liquid is composed so that it can dissolve lignin and partially hydrolyze hemicellulose and can consist of 70 to 30 parts of acetone and 30 to 70 parts of water, preferably about 50 parts of solvent and 50 parts of water. Alternatively, the liquid may consist of ethanol and water in the same ratio and contains such an amount of catalyzing acidic compound, which may be oxalic acid, that it is present in the solvent mixture at a concentration of 0.025m to 0.05m and the mixture has a pH in the range of 3.5 to about 1.7, preferably about 2.2. The ratio of wood: liquid in the impregnation zone is kept between 1: 4 and 1:15, preferably around 1:10. The temperature of the liquid entering zone 9 is 180 ° C. or above, so that the temperature of the flakes or chips is rapidly increased and the dissolution of lignin and hemicellulose is initiated.

Die Flüssigkeit wird in Bewegung gehalten, entweder indem man sie zwischen der Einlaßstelle und dem Filterring 10 umlaufen laßt oder durch Gegenströmung. Wenn die Strömungsrichtungen parallel sind, tritt das Losungsmittelgemisch durch den Filterring 10 aus und strömt durch Leitung 11 und die HeizVorrichtung 12 zum Einlaß des Behälters zurück, sofern sie nicht nach einer bestimmten Imprägnie rungszeit über den Filterring 10 und die Leitung 13 abgezogen und der Anlage 14 zugeführt wird, wo eine Ents.pannungsverdampfung der flüchtigen Materialien erfolgt, wonach sie durch den Kondensor 15 geführt werden, wo ein Teil der Dämpfe des organischen Materials durch Leitung 16 abgeblasen wird, um dann in der Kondensorleitung 67 gesammelt zu werden.The liquid is kept in motion, either by letting it circulate between the inlet point and the filter ring 10 or by countercurrent. If the directions of flow are parallel, the solvent mixture exits through the filter ring 10 and flows back through line 11 and the heater 12 to the inlet of the container unless it is after a certain impregnation about the filter ring 10 and the line 13 is withdrawn and fed to the system 14, where there is a release evaporation of the volatile materials, after which they are passed through the condenser 15, where part of the vapors of the organic material is blown off through line 16, to then be collected in the condenser line 67.

Die Hauptmenge des zurückgewonnenen ersten Lösungsmittelgemischs, die extrahiertes Lignin und extrahierte Zucker enthält und daher als "verbraucht" bezeichnet wird, wird, in Leitung 17 gesammelt und dem Tank 18 zugeführt. Bei einem in dem ersten Druckbehälter 9 herrschenden Druck von 19 bis 22 bar (280 to 320 psi) kann die Verweilzeit der Flocken oder Schnitzel etwa 5 Minuten betragen und hängt von der Temperatur ab, die in dem Bereich von 160 bis 185ºC oder darüber liegen kann. In Tabelle XI sind Analysenwerte eines Lignocelluloserückstandes, der durch den Filterring 10 tritt und aus 100 g ofengetrocknetem Holz mit einem ersten Losungsmittelgemisch aus Aceton/Wasser 50:50, mit HCl in einer Konzentration von 0,02m oder einer Konzentration von 0,07% angesäuert, erhalten wurde, angegeben.The majority of the recovered first solvent mixture, which contains extracted lignin and extracted sugar and is therefore referred to as "used up", is collected in line 17 and fed to tank 18. At a pressure of 19 to 22 bar (280 to 320 psi) in the first pressure vessel 9, the residence time of the flakes or chips can be about 5 minutes and depends on the temperature, which can be in the range of 160 to 185 ° C or higher . Table XI shows analytical values of a lignocellulose residue which passes through the filter ring 10 and is acidified from 100 g of oven-dried wood with a first solvent mixture of acetone / water 50:50, with HCl in a concentration of 0.02 m or a concentration of 0.07% , was obtained.

Figure imgf000041_0001
Die im Behälter 9 teilgekochten Schnitzel werden durch den Filterring 10 geführt und treten unter der Wirkung einer konischen Beschickungsschnecke 20 in den zweiten Behälter 19 ein. Der Grad der Verjüngung der Beschickungsschnecke muß der Auflösungsgeschwindigkeit der Feststoffe, deren Volumen kontinuierlich sinkt, während sie sich durch diesen Behälter bewegen, angepaßt werden. Das zweite Losungsmittelgemisch wird über Leitung 21 und Vorerhitzer 22 von dem Tank 23 zugeführt und tritt mit einer Temperatur von 210°C in den Behälter 19 ein. Die Verweilzeit der in diesem Behälter fortschreitenden Schnitzel wird durch die Geschwindigkeit, mit der die Beschickungsschnecke angetrieben wird, gesteuert, und diese Steuerung ist das Hauptmittel, durch das das Verfahren dem gewünschten Produkt angepaßt wird, verbunden mit der Geschwindigkeit, mit der der feste Rückstand durch den zweiten Filterring 24 geführt wird. In diesem Abschnitt ist der Flüssigkeitsumlauf wesentlich, und die Bewegung des zweiten Lösungsmittelgemisches erfolgt parallel zu derjenigen der Feststoffe mit einer Geschwindigkeit, die etwas oder wesentlich größer als diejenige der Feststoffe ist.
Figure imgf000041_0001
The chips cooked in the container 9 are passed through the filter ring 10 and enter the second container 19 under the action of a conical feed screw 20. The degree of tapering of the feed screw must be matched to the rate of dissolution of the solids, the volume of which continuously decreases as they move through this container. The second solvent mixture is supplied via line 21 and preheater 22 from the tank 23 and enters the container 19 at a temperature of 210 ° C. The residence time of the chips progressing in this container is controlled by the speed at which the feed screw is driven, and this control is the main means by which the process is adapted to the desired product, combined with the speed at which the solid residue passes through the second filter ring 24 is guided. In this section, the liquid circulation is essential and the movement of the second solvent mixture takes place parallel to that of the solids at a speed which is somewhat or substantially greater than that of the solids.

Das zweite Losungsmittelgemisch wird nach einer bestimmten Kontaktzeit durch den Filterring 24, die Leitung 25 und den Aufheizer 2β von dem Behälter 19 abgezogen, so daß die Kochtemperatur genau eingehalten werden kann. Der sich in dem Behälter 19 bei Verwendung eines Lösungsmittelgemisches Aceton/Wasser 50:50, das 0,07% KCl enthält und ein pH von 2,2 hat, entwickelnde Druck beträgt etwa 24 bar (480 psi). Wenn die Flüssigkeit an gelöstem Material angereichert ist oder ihre maximale Verweilzeit erreicht hat, wird sie durch Leitung 27 und die Entspannungseindarapfkamraer 28, die mit einem zweiten Kondensor 29 verbunden ist, abgezogen. Das Kondensat wird direkt in den Tank 31 geleitet, während der Dampf über Leitung 30 in die Kondensorleitung 67 geführt wird. Unter normalen Bedingungen sind in dem zweiten Behälter bei den beschriebenen Bedingungen zur Abtrennun' der Faser von dem Lignocelluloserückstand etwa 2 Minuten erforderlich. Ausbeuten und gewonnene Produkte für die Verwendung von Espe und Douglas-Tanne sind in Tabelle XII zusammengestellt.After a certain contact time, the second solvent mixture is drawn off from the container 19 through the filter ring 24, the line 25 and the heater 2β, so that the cooking temperature can be exactly maintained. The pressure developing in container 19 using a 50:50 acetone / water solvent mixture containing 0.07% KCl and pH 2.2 is about 24 bar (480 psi). When the liquid is enriched in dissolved material or has reached its maximum residence time, it is drawn off through line 27 and the relaxation chamber 28, which is connected to a second condenser 29. The condensate is fed directly into the tank 31, while the steam is fed into the condenser line 67 via line 30. Under normal conditions in the second container under the conditions described for separation the fiber from the lignocellulose residue required about 2 minutes. Yields and products obtained for the use of aspen and Douglas fir are listed in Table XII.

T a b e l l e XIIT a b e l l e XII

Temp. Koch- H o l z a r t e n °C zeit min. Espe Douglas -T-anneTemp. Cooking wood temperature ° C time min. Espe Douglas -T-Anne

FestRestLignin Red. FestRestLignin Red. stoff- lignin in LöZucker stoff- lignin in LöZucker aussung ges. aussung ges. beute beute % % % % % % % %FestRestLignin Red. FestRestLignin Red. Lignin in LöZucker lignin in LöZucker statement sat. statement total loot loot%%%%%%%%

200 2 + 5 50,5 1,4 5,0s 10,5s. 47,5 3,5 46,0 11,0 = 7 ges.200 2 + 5 50.5 1.4 5.0s 10.5s. 47.5 3.5 46.0 11.0 = 7 sat.

Diese Werte geben die prozentuale Menge an der extrahierten Komponente, bezogen auf die potentiell extrahierbare Menge, an (vgl. Tabelle XI) .These values indicate the percentage of the extracted component, based on the potentially extractable amount (see Table XI).

Wenn die Bildung von Dehydratationsprodukten in der abgezogenen Flüssigkeit, die erfolgt, wenn die gelösten Zucker längere Zeit einer hohen Temperatur und einem niedrigen pH ausgesetzt werden, vermieden werden soll, wird die Flüssigkeit, beispielsweise mit Kalkwasser, rasch neutralisiert und in einem Tank gelagert, bis sie weiter verarbeitet wird. Für die Weiterverarbeitung werden organische Lösungsmittel abgedampft und die ausgefallenen Lignine durch Filtration/Zentrifugieren abgetrennt . Die wäßrige Lösung kann dann entweder mit einem Konservierungsstoff gelagert oder, beispielsweise bis zu einer Konzentration von 20 bis etwa 50%, zu einem Sirup eingedampft werden.If the formation of dehydration products in the withdrawn liquid, which occurs when the dissolved sugars are exposed to a high temperature and a low pH for a prolonged period, is to be avoided, the liquid is quickly neutralized, for example with lime water, and stored in a tank until it is processed further. For further processing, organic solvents are evaporated off and the precipitated lignins are separated off by filtration / centrifugation. The aqueous solution can then either be stored with a preservative or, for example, up to a concentration of 20 to about 50% can be evaporated to a syrup.

Um die Kochtemperaturen einzuhalten, kann es manchmal notwendig sein, von außen Wärme zuzuführen, um die in den endothermen Umsetzungen verbrauchte Wärme, Wärmeverluste in der Vorrichtung usw., zu kompensieren. Daher müssen beide Behälter des Kochers einzeln mit Heiz- und Steuervorrichtungen ausgestattet werden. Die erste Stufe muß bei niedrigerer Temperatur gehalten werden, um einen Abbau von Hemicellulosezucker zu vermeiden, während die Hauptkochstufe bei einer höheren Temperatur durchgeführt werden muß, insbesondere wenn durch das Verfahren Glucan hydrolysiert werden soll.In order to maintain the cooking temperatures, it may sometimes be necessary to supply heat from the outside in order to compensate for the heat consumed in the endothermic reactions, heat losses in the device, etc. Therefore, both containers of the cooker must be individually equipped with heating and control devices. The first stage must be kept at a lower temperature to avoid degradation of hemicellulose sugar, while the main cooking stage must be carried out at a higher temperature, especially if the process is to hydrolyze glucan.

Gewinnung von PulpeExtraction of pulp

Wenn das Hauptprodukt Pulpe sein soll, werden die durch den Filterring 24 in die Vorwaschzone 32 eintretenden Feststoffe sofort mit einer kalten, säurefreien Flüssigkeit, die vom Tank 34 über Leitung 33 zugeführt wird, besprüht. Diese Zone dient als Kühlzone, in der die Temperatur der Pulpe bis zu einem Wert gesenkt wird, bei dem jede weitere Hydrolyse zum Stillstand kommt und eine erneute Fällung des Lignins aus der restlichen verbrauchten Flüssigkeit vermieden wird. Die in diesem Abschnitt erwünschte Konsistenz der Pülpe ist 20%.If the main product is to be pulp, the solids entering the prewash zone 32 through the filter ring 24 are immediately sprayed with a cold, acid-free liquid which is supplied from the tank 34 via line 33. This zone serves as a cooling zone in which the temperature of the pulp is reduced to a value at which any further hydrolysis comes to a standstill and a renewed precipitation of the lignin from the remaining used liquid is avoided. The consistency of the pulp desired in this section is 20%.

Der Flüssigkeitsumlauf wird durch Leitung 33 und Leitung 35 fortgesetzt, bevor die Pulpe durch die Hochdruckbeschickungsschnecke 36 und die mit mittlerem Druck arbeitende Beschickungsschnecke 37 in die Hochdruckvorrichtung 38 eingeführt wird, wo die Entfaserung beendet wird, bevor die Pulpe durch Leitung 39 in öen Eindampftank 40 eingeführt wird, wo sie vollständig gekühlt und von einem vermindertem Druck von etwa 3,4 bis 10,3 bar (about 50 to 150 psi) be freit wird. Entspannung und Abblasen eines Teils der flüchtigen Komponenten und Produkte in der "verbrauchten" Flüssigkeit kann über Leitung 41, die mit der Kondensorleitung 67 verbunden ist, erfolgen. Die etwas gekühlte, entspannte Pulpe wird mittels der Förderschnecke 42 in eine Spinn-Entwässerungsvorrichtung 43 eingeführt, wo sie kontinuierlich mit weiteren geringen Mengen an kaltem Wasser aus Leitung 44 gewaschen wird, um restliche wasserlösliche Produkte zu entfernen. Der Abfluß von dieser Entwässerungsvorrichtung wird zum Teil durch Leitung 45 der Leitung 33 und zum Teil durch Leitung 53 dem Flüssigkeitsgewinnungs/Aufbewahrungssystem zugeführt.Liquid circulation continues through line 33 and line 35 before the pulp is introduced through the high pressure feed screw 36 and the medium pressure feed screw 37 into the high pressure device 38 where defibering is terminated before the pulp is introduced through line 39 into an open evaporation tank 40 is where it is completely cooled and from a reduced pressure of about 3.4 to 10.3 bar (about 50 to 150 psi) is freed. Relaxation and blowing off of some of the volatile components and products in the "used" liquid can take place via line 41, which is connected to the condenser line 67. The somewhat chilled, relaxed pulp is fed into a spinning dewatering device 43 by means of the screw conveyor 42, where it is continuously washed with further small amounts of cold water from line 44 in order to remove remaining water-soluble products. The drain from this dewatering device is supplied partly through line 45 to line 33 and partly through line 53 to the liquid recovery / storage system.

Die entwässerte Pulpe wird durch die Schnecke 47 den Sieben 48 zugeführt, während sie mit Wasser aus Leitung 49 erneut aufgeschlämmt wird. Das auf dem Sieb zurückbleibende Grobmaterial wird in einem Sammler 51 gewaschen und von dort durch Leitung 52 zur Imprägnierungszone 2 zurückgepumpt. Der büttenfertige Stoff wird in den ersten Preßwäscher 50 gewaschen, wo er weiter mit Wasser gewaschen wird. Das Waschwasser, das arm an gelöstem Material ist, wird durch Leitungen 53, 46 und 45 zurückgeführt und teilweise über eine Fortsetzung der Leitung 53 zur Aufbewahrung von verbrauchter Kochflüssigkeit geführt, um Zucker davon abzutrennen. Die zuckerfreie Pulpe wird in der Vorrichtung 54 von dem Drahtnetz des Preßwäschers abgestrichen und über eine Fördervorrichtung 55 dem zweiten Preßwäscher 56 zugeführt, wo sie mit Lösungsmittel gewaschen wird, um adsorbiertes oder wieder gefälltes Lignin zu entfernen. Das durch Leitung 57 zugeführte Lösungsmittel hat eine hohe Konzentration an flüchtigem organischem Material, um das vom vorangehenden Wäscher kommende Restwasser zu kompensieren und ist vorzugsweise ein gutes Ligninlösungsmittelgeraisch, wie Aceton/Wasser 80:20 oder auch reines Aceton. Da der Ligningehalt in diesem Stadium niedrig ist - gewöhnlich zwischen 1 und 3% beträgt - wird diese Flüssig keit mit Vorteil in der Zone 32 als erste Waschflüssigkeit verwendet und dieser Zone durch die Leitungen 58, 46 und 45 zugeführt. Die abgestrichene, mit Lösungsmittel benetzte Pulpe wird durch Quetschwalzen59 geführt, um den Lösungsmittelgehalt weiter zu senken, bevor sie über einen Trockner 61 der Verpacfcungsstation 63 zugeführt wird. Gesammelter Abfluß wird durch Leitung 60 ebenfalls in die Waschzone 32 zurückgeführt. Die Dämpfe aus dem Trockner werden durch Leitung 62 dem Kondensor zugeführt, um zurückgewonnen zu werden.The dewatered pulp is fed to the screens 48 by the screw 47, while it is reslurried with water from line 49. The coarse material remaining on the screen is washed in a collector 51 and pumped back from there through line 52 to the impregnation zone 2. The ready-made fabric is washed in the first press washer 50, where it is further washed with water. The wash water, which is low in dissolved material, is returned through lines 53, 46 and 45 and partly passed over a line 53 for storing used cooking liquid in order to separate sugar therefrom. The sugar-free pulp is wiped off the wire mesh of the press washer in the device 54 and fed to the second press washer 56 via a conveying device 55, where it is washed with solvent in order to remove adsorbed or again precipitated lignin. The solvent supplied through line 57 has a high concentration of volatile organic material to compensate for the residual water coming from the previous scrubber and is preferably a good lignin solvent, such as acetone / water 80:20 or pure acetone. Since the lignin content at this stage is low - usually between 1 and 3% - this becomes liquid speed advantageously used in zone 32 as the first washing liquid and supplied to this zone through lines 58, 46 and 45. The smeared pulp wetted with solvent is passed through squeeze rollers 59 in order to further reduce the solvent content before it is fed to the packaging station 63 via a dryer 61. Collected effluent is also returned to washing zone 32 through line 60. The vapors from the dryer are fed to the condenser through line 62 to be recovered.

Die getrocknete Pulpe kann entweder als Kollerstoff zu Ballen verpackt oder zu Bahnen verformt werden. Die weitere Verarbeitung der Pulpe kann in üblicher Weise erfolgen und muß hier nicht besprochen werden. Wenn sie als Viehfutter verwendet werden soll, kann sie als Nudelpülpe hergestellt werden. Wenn sie zu einer Bahn verarbeitet wird, kann die Trocknung nach dem Abtreiben der Waschflüssigkeit abgebrochen und die Pulpe dann erneut aufgeschlämmt werden, wonach sie in einer Maschine zu Blättern üblicher Abmessungen verarbeitet werden kann. Alternativ kann als Futter zu verwendende Pulpe bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 10% getrocknet, mit 3% Harnstoff, 10 bis 20% Alfalfamehl und färbendem Material, wie einem gelb-grünen Farbstoff pflanzlicher Herkunft, vermischt werden, um der sonst geschmacklosen, farblosen und geruchlosen weißen Pulpe ein besseres Aussehen und einen besseren Geruch zu verleihen. Das Futter kann dann pelletisiert und mit einem geeigneten Feuchtigkeits gehalt in dem Bereich von 15 bis 20% als Futter für Wiederkäuer abgepackt werden.The dried pulp can either be packed into bales as a bulk material or formed into webs. The further processing of the pulp can be carried out in the usual way and need not be discussed here. If it is to be used as animal feed, it can be made as a pasta pulp. If it is made into a web, the drying can be stopped after the washing liquid has been driven off and the pulp can then be reslurried, after which it can be processed into sheets of customary dimensions in a machine. Alternatively, pulp to be used as feed can be dried to a moisture content of about 10%, mixed with 3% urea, 10 to 20% alfalfa flour and coloring material, such as a yellow-green dye of vegetable origin, to give the otherwise tasteless, colorless and to give odorless white pulp a better look and smell. The feed can then be pelletized and packaged with a suitable moisture content in the range of 15 to 20% as feed for ruminants.

Gewinnung gelöster MaterialienExtraction of dissolved materials

Die Gewinnung des organischen Lösungsmittels oder der Lösungsmittel, die in den Lösungsmittelgεmischen verwendet werden, und ge löster Produkte aus den abgezogenen Kochflüssigkeiten ist ein wesent licher Teil des Verfahrens gemäß der Erfindung, da.durch sie die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wesentlich gesteigert werden kann. Die in den Tanks 18 und 31 gesammelten verbrauchten Flüssigkeiten müssen getrennt aufgearbeitet werden, da sie gelöste Feststoffe von letztlich verschiedener Verwendbarkeit enthalten. Die im Tank 31 gesammelte abgezogene. Kochflüssigkeit wird durch Leitung 64 einem Entspannungseindampfer 65 oder einer (nicht gezeigten) Batterie solcher Vorrichtungen zugeführt, wo restliche organische flüchtige Materialien als Dampf über Leitung 66 durch gesteuerte Destillation abgezogen werden, wobei so gearbeitet wird, daß eine Verkohlung oder ein anderer Abbau der gelösten Zucker, wie eine Karamelisierung, vermieden werden. Die restliche wäßrige Lösung, die die gelösten Zucker, einen Teil des wasserlöslichen Lignins und etwaige Zuckerabbauprodukte, wie Humussubstanzen, enthält, wird durch Leitung 16 einem Absetztank 77 zugeführt, um die geringe Menge an ausgefallenem Lignin durch Absetzenlassen abzutrennen.The recovery of the organic solvent or solvents used in the solvent mixtures and ge Dissolved products from the removed cooking liquids is an essential part of the method according to the invention, since it can significantly increase the economy of the method. The used liquids collected in tanks 18 and 31 must be processed separately, since they contain dissolved solids of ultimately different uses. The deducted collected in the tank 31. Cooking liquid is supplied through line 64 to a flash evaporator 65 or a battery (not shown) of such devices where residual organic volatiles are withdrawn as steam via line 66 by controlled distillation, working to carbonize or otherwise degrade the dissolved sugars such as caramelization can be avoided. The remaining aqueous solution, which contains the dissolved sugars, a portion of the water-soluble lignin and any sugar degradation products such as humic substances, is fed through line 16 to a settling tank 77 to allow the small amount of lignin that has precipitated to be separated off.

Die klare Zuckerlösung, die die Hauptmenge an aus dem Lignocelluloserückstand hydrolysierter Glucose enthält, wird dann über Leitung 78 dem Tank 79 zugeführt. Das Sediment vom Tank 77. wird über Leitung 80 der Spinntrocknungszentrifuge 85 zugeführt, um bei 86 Lignin zu gewinnen, während die Zuckerlösung zu dem Glucosetank 79 zurückgeführt wird.The clear sugar solution, which contains the majority of the glucose hydrolyzed from the lignocellulose residue, is then fed to tank 79 via line 78. The sediment from tank 77 is fed via line 80 to spin drying centrifuge 85 to recover lignin at 86 while the sugar solution is returned to glucose tank 79.

Das so abgetrennte Lignin, das durch Aufarbeiten des Inhalts vom Tank 18 gewonnen wird, wie weiter unten beschrieben, fällt in pulveriger Form an und hat eine ausgezeichnete Löslichkeit in den übliche Ligninlösungsmitteln, wie Äthanol, Aceton, DMSO, Furfural und Tetrahydrofuran. Aus acetonischen Lösungen können die Lignine leicht gereinigt werden, indem man sie insgesamt oder in Fraktionen durch Einbringen in Wasser im Überschuß oder in ein anderes schlechtes Ligninlösungsmittel fällt, wobei wesentlich ist, daß die Ligninlösung durch Aufnahme von pulverförmlgem Lignin in einem Minimum von Aceton hergestellt wird. Bei der Ausfällung von Lignin aus wäßrig-äthanolischen Lösungen können Schwierigkeiten auftreten, da das Lignin leicht gummiartig verklebt, wenn der kritische Temperaturbereich - 60 bis 70°C - nicht eingehalten wird. Dieses Problem kann auch insbesondere bei der Lösungsmittelabtrennung auftreten, so daß die Restlösung große Klumpen von halb geschmolzenem Lignin enthält und nur teilweise durch Fällung geklärt werden kann. Die Zugabe von Aceton zu einer solchen Lösung, um das gefällte Lignin wieder so weit in Lösung zu bringen, daß eine klare Lösung erhalten wird, ermöglicht eine klare Fällung des Lignins durch Entspannungsabdampfen des Acetons und die Abtrennung des pulverfδrmigen Lignins. Harthölzer, wie Espenholz, ergeben gewöhnlich einen feineren Niederschlag, und die Ligninniederschläge können leichter durch Zentrifugieren als durch Filtrieren abgetrennt werden.The lignin thus separated, which is obtained by working up the content from the tank 18, as described below, is obtained in powder form and has an excellent solubility in the usual lignin solvents, such as ethanol, acetone, DMSO, furfural and tetrahydrofuran. The lignins can be easily purified from acetone solutions by adding them in whole or in fractions by placing them in excess water or another bad one Lignin solvent drops, it being essential that the lignin solution be prepared by ingesting powdered lignin in a minimum of acetone. Difficulties can arise in the precipitation of lignin from aqueous ethanolic solutions, since the lignin glues like rubber if the critical temperature range - 60 to 70 ° C - is not maintained. This problem can also occur in particular in the solvent separation, so that the residual solution contains large lumps of semi-melted lignin and can only be partially clarified by precipitation. The addition of acetone to such a solution in order to bring the precipitated lignin back into solution so far that a clear solution is obtained enables the lignin to be clearly precipitated by flashing off the acetone and the pulverulent lignin to be separated off. Hardwoods, such as aspenwood, usually give a finer precipitate, and the lignin precipitates are more easily separated by centrifugation than by filtration.

Die im Tank 18 gesammelten Prehydrolysate enthalten die Hauptmenge des gelösten Lignins und die wertvollen Hemicellulosezucker und werden über Leitung 81 einem Entspannungseindampfer 82 oder einer (nicht-gezeigten) Batterie solcher Eindampfer zugeführt. Die darin in Freiheit gesetzten Dämpfe werden durch die Kondensorleitung 83 geführt, während die wäßrige Lösung, die das ausgefällte Lignin und Hemicellulosezucker mit sich führt, durch Leitung 84 dem Spinntrocknungs-Zentrifugalwäscher 85 zugeführt wird, wo die Zuckerlösung von dem Lignin, das bei 86 gesammelt wird, abgetrennt wird. Die klare Hemicellulosezuckerlösung aus dem unteren Teil der Zentrifuge wird dem Tank 87 zugeführt. Das gesammelte Kondensat strömt in Leitung 67 durch einen Vorerhitzer 68, um die gewünschte Dampftemperatur einzustellen, bevor sie in den Fraktionierkondensor 69 eintritt, wo die flüchtigen Komponenten gemäß ihren Siedepunkten, die in dem Bereich von etwa 50 bis 250°C liegen, abgetrennt werden. In einer solchen Fraktionierkolonne werden zunächst die höchstsiedenden Fraktionen (Furfurale, Lävulinsäure, einschließlich Essigsäure, die sich durch Umwandlung von Acetylen bildet), dann die Fraktionen mit mittleren Siedepunkten (organische Flüssigkeiten und flüchtige Säuren) und schließlich das. am niedrigsten siedende organische Kochlösungsmittel (Methanol, Äthanol, Propanol, Aceton, Methyläthylketon oder Dioxan) einschließlich des durch Zersetzung von Methoxylen bei hoher Temperatur gebildeten Methanols entfernt.The prehydrolysates collected in the tank 18 contain the majority of the dissolved lignin and the valuable hemicellulose sugar and are fed via line 81 to a flash evaporator 82 or a battery (not shown) of such evaporators. The vapors released therein are passed through condenser line 83, while the aqueous solution which carries the precipitated lignin and hemicellulose sugar with it is fed through line 84 to the spin drying centrifugal washer 85 where the sugar solution from the lignin collected at 86 is passed is separated. The clear hemicellulose sugar solution from the lower part of the centrifuge is fed to tank 87. The collected condensate flows in line 67 through a preheater 68 to set the desired vapor temperature before entering the fractionation condenser 69 where the volatile components are separated according to their boiling points, which are in the range of about 50 to 250 ° C. In Such a fractionation column first contains the highest boiling fractions (furfural, levulinic acid, including acetic acid, which is formed by the conversion of acetylene), then the fractions with medium boiling points (organic liquids and volatile acids) and finally the lowest boiling organic cooking solvent (methanol, Ethanol, propanol, acetone, methyl ethyl ketone or dioxane) including the methanol formed by the decomposition of methoxylene at high temperature.

Die Destillate aus dieser Kolonne werden durch Leitungen 92 einerThe distillates from this column are one through lines 92

Anzahl Tanks, wie 93, 94, 95 zugeführt. Methanol wird vom oberen Ende der Kolonne zusammen mit dem Hauptteil des Acetons und seinem Azeotrop mit Wasser, das 18% Wasser enthält, gewonnen. Methanol beeinträchtigt das Auflösungsvermögen anderer organischer Lösungsmittel, die in dem Losungsmittelgemisch verwendet werden, nicht merklich, jedoch sollte seine Menge unter 5 bis 10% des Gemisches gehalten werden.Number of tanks, such as 93, 94, 95 fed. Methanol is recovered from the top of the column along with most of the acetone and its azeotrope with water containing 18% water. Methanol does not appreciably affect the dissolving power of other organic solvents used in the solvent mixture, but its amount should be kept below 5 to 10% of the mixture.

Von dem Azeotrop Aceton/Wasser wird das Aceton abgetrennt, indem man das Azeotrop durch eine Rektifizierkolonne 71 führt, wonach das wasserfreie Lösungsmittel über Leitung 74 zum Tank 75 zurückgeführt wird, oder das wäßrige Lösungsmittel kann dem Tank 73 zugeführt werden. Die Zusammensetzungen der verschiedenen Kochflüssigkeiten werden durch Abziehen von Lösungsmittel aus den Tanks 75 und 73, aus der Wasserleitung 89 und aus dem Säuretank 88 eingestellt, wobei das Mischen bei 90 einreguliert wird, von wo das Gemisch durch Leitung 91 den Tanks 8 (erstes Losungsmittelgemisch), 23 (zweites Losungsmittelgemisch) und 34 (Waschflüssigkeit) zugeführt wird.The acetone is separated from the azeotrope acetone / water by passing the azeotrope through a rectification column 71, after which the anhydrous solvent is returned via line 74 to tank 75, or the aqueous solvent can be fed to tank 73. The compositions of the various cooking liquids are adjusted by drawing off solvent from tanks 75 and 73, from water line 89 and from acid tank 88, the mixing being regulated at 90, from where the mixture is passed through line 91 to tanks 8 (first solvent mixture) , 23 (second solvent mixture) and 34 (washing liquid) is supplied.

Eine Analyse der gewonnenen Produkte am Ende des Kochens in der zweiten Stufe ist für Espenholz und Douglas-Tanne in Tabelle XIII zusammengestellt. T ab e l l e XIIIAn analysis of the products obtained at the end of cooking in the second stage is compiled for aspen and Douglas fir in Table XIII. T from XIII

Holz Temp. Zeit AusRest - gelöst. Gl. M FWood Temp. Time AusRest - solved. Eq. M F

°C min beute lignin Lignin oder an HMF° C min booty lignin or on HMF

PulpePulp

% % % % % % % %%%%%%%%%

200 7 50,6 1,4 85 6,8 51 61 93 65 1,0200 7 50.6 1.4 85 6.8 51 61 93 65 1.0

Espe 200 8 43,5 0,2 91 17,0 76 86 40 70 5,8Aspen 200 8 43.5 0.2 91 17.0 76 86 40 70 5.8

200 7 47,5 3,5 86 20 95 34 57 20 1,0200 7 47.5 3.5 86 20 95 34 57 20 1.0

D-TD-T

200 8 41,8 2,7 95 40 18 5 1 1 6,2200 8 41.8 2.7 95 40 18 5 1 1 6.2

D-T = Douglas-Tanne Gl. = Glucose M = Mannose G = Galactose X = Xylose A = Arabinose F = FurfuralD-T = Douglas fir Eq. = Glucose M = mannose G = galactose X = xylose A = arabinose F = furfural

HMF = HydroxymethylfurfuralHMF = hydroxymethylfurfural

Alle in Tabelle XIII angegebenen Zucker wurden als reduzierbare Monosaccharide abgetrennt und gewonnen und erforderten keine Sekundärhydrolyse, um sie in diesen Zustand zu überführen, v/ie es bei den meisten bekannten VerzuckerungsProdukten erforderlich war. Das Lignin in der Lösung wurde als "gefälltes" Lignin erhalten und ist in Prozent des potentiell gewinnbaren Lignins angegeben. Kein Derivat des Lignins mit Komponenten der Kochflüssigkeit oder mit während der Hydrolyse gebildeten Materialien wurde isoliert. Das Lignin.behielt seine gute Löslichkeit in den meisten "guten" Ligninlösungsmitteln, auch nach mehreren Ausfällungen aus Aceton.All of the sugars listed in Table XIII were separated and recovered as reducible monosaccharides and did not require secondary hydrolysis to convert them to this state, as was required with most known saccharification products. The lignin in the solution was obtained as "precipitated" lignin and is given as a percentage of the potentially recoverable lignin. No derivative of the lignin with components of the cooking liquid or with materials formed during the hydrolysis was isolated. The lignin retained its good solubility in most "good" lignin solvents, even after several acetone precipitations.

Die Pulpen enthielten nach 8 Minuten Kochzeit 95% Glucan und hatten den folgenden Weißgrad, gemessen auf der GE-Skala, wobei die erste Zahl sich auf 7 Minuten Kochzeit und die zweite auf 8 Minuten Kochzeit bezieht:After 8 minutes of cooking time, the pulps contained 95% glucan and had the following degree of whiteness, measured on the GE scale, the first number being 7 minutes of cooking time and the second number being 8 Minutes of cooking time:

Espe 70%, 78%; Douglas-Tanne 57%, 62%. Die relative Kristallinität der Pulpen betrug 0,6. und war damit höher als diejenige des Ausgangsmaterials, nämlich 0,4 bis 0,45.Aspen 70%, 78%; Douglas fir 57%, 62%. The relative crystallinity of the pulps was 0.6. and was thus higher than that of the starting material, namely 0.4 to 0.45.

Die bei 7 Minuten Kochzeit gemessene geringe Ausbeute an Furfural ist der Tatsache zuzuschreiben, daß Hemicellulose und Glucose von der abgezogenen ersten Kochflüssigkeit abgetrennt wurden, bevor eine weitere Hydratation erfolgen konnte.The low yield of furfural measured at a cooking time of 7 minutes can be attributed to the fact that hemicellulose and glucose were separated from the first cooking liquid drawn off before further hydration could take place.

Interessant ist, daß am Ende des Kochens der zweiten Stufe auch etwa 2% organische Säuren und 3% Methanol erhalten wurden.It is interesting that about 2% organic acids and 3% methanol were also obtained at the end of the second stage boiling.

Die Eigenschaften einer Anzahl Pulpen hoher Qualität, wie sie am Ende des Trockners 61 erhalten werden können, wurden bestimmt, indem man in einer weiteren Versuchsreihe Weichhölzer und Harthölzer, nämlich Fichte, Kiefer (Southern Pine) und Douglas-Tanne sowie Espe und Birke, und Landwirtschaftsrückstände, nämlich Zuckerrohrrinde und Weizenstroh im Zellstoffkocher aufschloß. Jeder Versuch umfaßte 2 Kochstufen, wobei die Temperatur des ersten Lösungsmittelgemis'ches unter 185°C und die Zeit 5 bis 6 Minuten betrug und das abschließende Kochen bei 200°C für eine ausreichende Zeit, daß die Faser nur durch Einwirkung von Flüssigkeit auf den Rückstand in der Flüssigkeit abgetrennt werden konnte, durchgeführt wurden. Der saure Katalysator war entweder 0,02ra HCl oder 0,025m oder 0,05m Oxalsäure oder 0,025m HCl/KCl, wodurch das pH auf 2,2 eingestellt wurde.The properties of a number of high quality pulps, as can be obtained at the end of dryer 61, were determined by testing soft woods and hard woods, namely spruce, southern pine and Douglas fir, as well as aspen and birch, in a further series of tests Agricultural residues, namely sugar cane bark and wheat straw in the pulp cooker. Each test consisted of 2 cooking stages, the temperature of the first solvent mixture being below 185 ° C and the time 5 to 6 minutes and the final cooking at 200 ° C for a sufficient time that the fiber was only exposed to the residue by the action of liquid in the liquid could be separated, were carried out. The acid catalyst was either 0.02ra HCl or 0.025m or 0.05m oxalic acid or 0.025m HCl / KCl, which adjusted the pH to 2.2.

Die Pulpen wurden gemäß TAPPI-Standard-Methoden analysiert. Die Kappa-Zahl des Lignins nach T-236; die Viskosität nach T-230; der Weißgrad nach T-217; die Canadian-Standard-Freeness nach T-227; die Standard-Festigkeitsbestimmungen nach Bewertung der Mahlgeschwindigkeit in einer PFI-Mühle nach BCIT B-6-1; und die Her stellung von Standard-Handblättern nach T-205. Die Festigkeitstests waren TAPPI. Standard T-220, T-231, T-403, T-404 und T-414. Die Handblattgewichte lagen in dem Bereich von 59 bis 61 g/m2. Einige der Pulpen von Tabelle XIV wurden noch einer modifizierten Dreistufenbehandlung, nämlich Chlorieren, Alkaliextraktion, Hypochloritbleichen nach BCIT T-4. 5. 6-1, das zum Bleichen geringer Mengen Pulpe entwickelt wurde, unterworfen. In der Tabelle sind einige Werte für nach dem Kraft-Verfahren erhaltene Pulpen angegeben, wozu zu bemerken ist, daß zwar die chemischen Konzentrationen und Konsistenzen, die für die Standardverfahren zum Bleichen vorgeschlagen werden, eingehalten wurden, daß aber beim Bleichen der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Pulpen Modifikationen vorgenommen wurden, indem die Zelten von 60 auf 30 Minuten für die Chlorierung bei 20ºC, von 90 auf 10 Minuten für die Alkaliextraktion bei 75°C und von 90 auf 10 Minuten für die Hypochloritstufe, wie sie für die Herstellung von Kraft-Pülpen mit viel niedrigeren Kappa- Zahlen angewandt werden, gesenkt wurden. Die Fasern wurden auf einem Büchner-Trichter gewaschen und zu gleichmäßigen Kuchen über einem Filterpapier verforrat und zwischen Löschpapier getrocknet, bis sie lufttrocken waren. Der Weißgrad der gebleichten Pulpe wurde nach TAPPI-Standard T-218 gemessen. Tabelle XV zeigt die zum Teil sehr geringfügigen Änderungen der Eigenschaften der Pulpe durch das milde Bleichen, das erforderlich ist, um einen sehr hohen Weißgrad zu erzielen. The pulps were analyzed according to standard TAPPI methods. The kappa number of the lignin according to T-236; the viscosity according to T-230; the whiteness according to T-217; the Canadian standard freeness according to T-227; the standard strength determinations after evaluation of the grinding speed in a PFI mill according to BCIT B-6-1; and the her Standard hand sheets according to T-205. The strength tests were TAPPI. Standard T-220, T-231, T-403, T-404 and T-414. The hand sheet weights ranged from 59 to 61 g / m 2 . Some of the pulps of Table XIV underwent a modified three-step treatment, namely chlorination, alkali extraction, hypochlorite bleaching according to BCIT T-4. 5. 6-1, which was developed for bleaching small amounts of pulp. The table shows some values for pulps obtained by the Kraft process, to which it should be noted that, although the chemical concentrations and consistencies proposed for the standard bleaching processes were adhered to, the bleaching according to the process according to Pulp modifications obtained according to the invention were carried out by changing the tents from 60 to 30 minutes for chlorination at 20 ° C, from 90 to 10 minutes for alkali extraction at 75 ° C and from 90 to 10 minutes for the hypochlorite stage as used for the production of Kraft pulps with much lower kappa numbers have been reduced. The fibers were washed on a Büchner funnel and turned into even cakes over filter paper and dried between blotting paper until they were air dry. The whiteness of the bleached pulp was measured according to TAPPI standard T-218. Table XV shows the sometimes very slight changes in the properties of the pulp due to the mild bleaching that is required to achieve a very high degree of whiteness.

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T a b e l l e XIV-BT a b e l l e XIV-B

LignocelluFestigkeitseigenschatten der Pülpe lose, 500 CFS Säure, 300 CFSLignocellu pulp loose firmness shadow, 500 CFS acid, 300 CFS

Kochzeit min. REVS. Break. TEAR Burst O-Span. REVS. Break. Tear Burst O-Span.Cooking time min. REVS. Break. TEAR Burst O-Span. REVS. Break. Tear burst O-Span.

Leng. Leng. m mLing. Ling. m m

ASP-KRAFT - 6500 56 114 - 9800 89 110ASP FORCE - 6500 56 114 - 9800 89 110

ASP-OXA-10 550 5370 53 20 16622 1400 6970 49 32 17665ASP-OXA-10 550 5370 53 20 16622 1400 6970 49 32 17665

ASP-OXA-15 1500 6570 49 27 16200 3920 7800 65 40 16500ASP-OXA-15 1500 6570 49 27 16200 3920 7800 65 40 16500

ASP-HCl-8 - 4330 23 14 13591 - - - - -ASP-HCl-8 - 4330 23 14 13591 - - - - -

ASP-B-10 100 4800 45 27 14000 1230 6700 39 24 16750ASP-B-10 100 4800 45 27 14000 1230 6700 39 24 16750

SPR-KRAFT - - 11-200 108 117SPR-KRAFT - - 11-200 108 117

SPR-OXΛ-20 3000 7500 89 83 13600 4300 7700 82 47 17600SPR-OXΛ-20 3000 7500 89 83 13600 4300 7700 82 47 17600

SPR-HCl-10 - 5460 19 18 11579 - - - -SPR-HCl-10 - 5460 19 18 11579 - - - -

SPR-HB-10 200 5600 72 29 17450 1750 7200 47 39 17500SPR-HB-10 200 5600 72 29 17450 1750 7200 47 39 17500

BAG-E-KRΛFT - - 96OO 74 55BAG-E-KRΛFT - - 96OO 74 55

SCAN-OXA-9 - 7200 46 34 15560 1000 8200 46 39 14970SCAN-OXA-9 - 7200 46 34 15560 1000 8200 46 39 14970

BAG-HCl-6 - 4900 21 13 11768 - - - - -BAG-HCl-6 - 4900 21 13 11768 - - - - -

WHE-KRAFT - - - - - 6700 50 40WHE-KRAFT - - - - - 6700 50 40

WHE-OXA-10 8000 70 34 22000 850 9800 63 50 20260WHE-OXA-10 8000 70 34 22000 850 9800 63 50 20260

WHE-HCl-8 - 5200 25 15 12000 - - - - -WHE-HCl-8 - 5200 25 15 12000 - - - - -

SOP-OXA-10 670 4500 64 16 14850 1170 4900 59 19 14870SOP-OXA-10 670 4500 64 16 14850 1170 4900 59 19 14870

SOP-HB-10 600 3200 85 13 15760 2900 4300 73 18 15600SOP-HB-10 600 3200 85 13 15760 2900 4300 73 18 15600

BIR-KRAFT - 7000 88 60 - 8600 73 73BIR POWER - 7000 88 60 - 8600 73 73

BIR-OXA-15 700 10230 71 57 17100 1600 10560 68 65 18700BIR-OXA-15 700 10230 71 57 17100 1600 10560 68 65 18700

DF-OXΛ-15 2000 6150 88 38 17300 2950 6900 71 35 17850 DF-OXΛ-15 2000 6150 88 38 17300 2950 6900 71 35 17850

T a b e l l e XVT a b e l l e XV

Holzart Ausbeute Rest WeißCFS 300 und % ignin grad Breaking TEAR BURSTWood type Yield Rest White CFS 300 and% ignin degree Breaking TEAR BURST

Bleich% % Length,m zustandBleach%% Length, m state

Fichte : nicht gebleicht 57,3 10,3 45 7700 82,0 47,0 nachSpruce: not bleached 57.3 10.3 45 7700 82.0 47.0

Bleichen 49,6 - - 84 6960 67,7 38,4Bleach 49.6 - - 84 6960 67.7 38.4

Birke : nicht gebleicht 60,88 3,25 43 10560 68,0 65. nachBirch: not bleached 60.88 3.25 43 10560 68.0 65

Bleichen 57,2 - - 86 9460 57,6 64,8Bleach 57.2 - - 86 9 460 57.6 64.8

In der obigen Beschreibung ist das Verfahren, nach dem die neuen Solvolyseraethoden zum Abtrennen der Faser aus dem Cellulosebestandtεil von Lignocellulose durchgeführt werden können, erläutert. Es wurde gezeigt, daß gewisse flüchtige wasserlösliche organische Flüssigkeiten, die im Gemisch mit Wasser Ligninlösungsmittel sind, mit einer sauren katalytischen Verbindung, vorzugsweise einer milden Säure, wie einer organischen Säure, oder einer gepufferten starken Säure, versetzt werden können, um durch Hydrolyse Hemicellulose und Lignin innerhalb von Minuten der Imprägnierung der Lignocellulose mit dem heißen, einen solchen Katalysator enthaltenden Losungsmittelgemisch zu lösen. Wenn zu Beginn ein Losungsmittelgemisch, das einen milden Katalysator enthält, verwendet wird, kann eine Faserfestigkeit der freigesetzten Cellulose von nahezu dem natürlichen DP-Wert erzielt werden. Durch Abziehen des Lösungsmittelgemisches und Kühlen und Abtrennen der flüchtigen Materialien können die gelösten Hemicellulosezucker in hoher Ausbeute und hoher Reinheit und reines Lignin als blasses Pulver erhalten werden. Aus Hart hölzern kann eine Faser mit DP-Werten von über 1000 und aus Weichhölzern eine Faser mit DP-Werten über 800 erhalten werden. Wenn der Lignocelluloserückstand weiter mit heißem Losungsmittelgemisch unter Verwendung eines stark sauren Katalysators behandelt wird, kann die Verzuckerung bis zu jedem Stadium der Auflösung der Feststoffe und Zucker durchgeführt werden, und es können Zuckerdehydratationsprodukte, organische Säuren, Furfural und Methanol erhalten werden.The above description describes the method by which the new solvolysis methods for separating the fiber from the cellulose component of lignocellulose can be carried out. It has been shown that certain volatile water-soluble organic liquids which are mixed with water lignin solvents can be mixed with an acidic catalytic compound, preferably a mild acid such as an organic acid or a buffered strong acid, to form hemicellulose and hydrolysis Dissolve lignin within minutes of impregnating the lignocellulose with the hot solvent mixture containing such a catalyst. If a solvent mixture containing a mild catalyst is used at the beginning, a fiber strength of the released cellulose of almost the natural DP value can be achieved. By removing the solvent mixture and cooling and separating the volatile materials, the dissolved hemicellulose sugar can be obtained in high yield and high purity and pure lignin as a pale powder. From hard A fiber with DP values of over 1000 can be obtained from wood and a fiber with DP values of over 800 from soft woods. If the lignocellulose residue is further treated with hot solvent mixture using a strong acid catalyst, the saccharification can be carried out to any stage of solids and sugar dissolution and sugar dehydration products, organic acids, furfural and methanol can be obtained.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung ist eine wesentliche Kosteneinsparung gegenüber Kraft-Verfahren, bei denen 30 bis 40% Chemikalien je Tonne Holz verwendet werden, möglich, da in dem Verfahren gemäß der Erfindung nur 3 bis 6% an saurem Katalysator, bezogen auf das Holzgewicht, verwendet werden. Durch die kontinuierliche Rückgewinnung von organischem Lösungsmittel und die Gewinnung von Lignin und Zuckern hoher Qualität werden die Kosten für nichtzurückgewinnbare Chemikalien mehr als aufgehoben. Außerdem werden aus der Lignocellulose organische Säuren gebildet. With the method according to the invention, a substantial cost saving is possible compared to Kraft methods, in which 30 to 40% chemicals per ton of wood are used, since in the method according to the invention only 3 to 6% of acid catalyst, based on the weight of the wood , be used. The continuous recovery of organic solvent and the extraction of high quality lignin and sugars more than eliminates the cost of non-recoverable chemicals. In addition, organic acids are formed from the lignocellulose.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims 1. Verfahren zum Abtrennen der Fasern aus dem Cellulosebestandteil von Lignocellulose, dadurch gekennzeichnet, daß man zerkleinerte Lignocellulose mit einem vorwiegenden Völumanteil an einem heißen wäßrigen angesäuerten organischen Losungsmittelgemisch aus 70 bis 30 Teilen Wasser, 30 bis 70 Teilen eines flüchtigen organischen flüssigen Lösungsmittels der Gruppen wasserlöslicher niedrigmolekularer aliphatischer Alkohole und wasserlöslicher niedrigmolekularer aliphatischer Ketone und Gemische davon, wobei der Loslichkeitsparameter des gewählten flüssigen, organischen Lösungsmittels in dem Bereich von 10 bis 13 liegt, und einem sauren Hydrolysierungskatalysator in solcher Menge, daß das pH des Losungsmittelgemisch.es in dem Bereich von 1,7 bis 3.5 liegt, wobei der saure Katalysator aus der Gruppe der organischen Säuren Oxal-, Malein-, o-Phthal-, L-Apfel-, Bernstein-, Nicotin-, Salicyl- und Trifluoressigsäure, aus der Gruppe der starken Säuren Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure und aus der Gruppe mit ihren neutralen puffernden Salzen gewählt wird, imprägniert, die imprägnierte Lignocellulose der entlignifizierenden und verzuckernden Wirkung des Lösungsmittelgemisches bei einer Temperatur in dem Bereich von 160 bis 210°C für eine Zeit von wenigstens 3 Minuten und ausreichend lange, um die Fasern durch Fluidbewegung von suspendiertem Celluloserückstand abtrennbar zu machen, aussetzt, danach die Kochflüssigkeit abzieht, den Celluloserückstand mit einem Lösungsmittel aus den erwähnten Gruppen organischer flüssiger Lösungsmittel wäscht und den Rückstand, dann mit Wasser wäscht.1. A process for separating the fibers from the cellulose component of lignocellulose, characterized in that comminuted lignocellulose with a predominant volume of a hot aqueous acidified organic solvent mixture of 70 to 30 parts of water, 30 to 70 parts of a volatile organic liquid solvent of the groups water-soluble low molecular weight aliphatic alcohols and water soluble low molecular weight aliphatic ketones and mixtures thereof, the solubility parameter of the liquid organic solvent chosen being in the range from 10 to 13 and an acidic hydrolysis catalyst in such an amount that the pH of the solvent mixture is in the range of 1 , 7 to 3.5, the acid catalyst from the group of organic acids oxalic, maleic, o-phthalic, L-apple, amber, nicotinic, salicylic and trifluoroacetic acid, from the group of strong acids hydrochloric acid Sulfuric acid Phosphoric acid and nitric acid and selected from the group with their neutral buffering salts, impregnated, the impregnated lignocellulose of the de-lignifying and saccharifying effect of the solvent mixture at a temperature in the range from 160 to 210 ° C. for a time of at least 3 minutes and sufficiently long, to make the fibers separable from the suspended cellulose residue by fluid movement, then suspends, then removes the cooking liquid, washes the cellulose residue with a solvent from the above-mentioned groups of organic liquid solvents and then washed the residue with water. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für das Losungsmittelgemisch gewählte flüssige organische Lösungsmittel Äthanol oder Aceton und das flüssige Waschlösungsraittel Aceton oder Äthanol ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid organic solvent selected for the solvent mixture is ethanol or acetone and the liquid washing solvent is acetone or ethanol. 3. Verfallren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol und der hydrolysierende saure Katalysator Oxalsäure ist.3. decay according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent is ethanol and the hydrolyzing acid catalyst is oxalic acid. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol und der hydrolysierende saure Katalysator Maleinsäure ist.4. The method according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent is ethanol and the hydrolyzing acid catalyst is maleic acid. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol und der hydrolysierende saure Katalysator o-Phthalsäure ist.5. The method according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent is ethanol and the hydrolyzing acid catalyst is o-phthalic acid. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol und der hydrolysierende saure Katalysator L-Apfelsäure ist.6. The method according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent is ethanol and the hydrolyzing acid catalyst is L-malic acid. 7- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol und der hydrolysierende saure Katalysator Bernsteinsäure ist.7- The method according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent is ethanol and the hydrolyzing acid catalyst is succinic acid. 8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol und der hydrolysierende saure Katalysator Nicotinsäure ist.8. The method according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent is ethanol and the hydrolyzing acid catalyst is nicotinic acid. 9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol und der hydrolysierende saure Katalysator Salicylsäure ist.9. The method according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent is ethanol and the hydrolyzing acid catalyst is salicylic acid. 10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol und der hydrolysierende saure Katalysator Trifluoressigsäure ist. 10. The method according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent is ethanol and the hydrolyzing acid catalyst is trifluoroacetic acid. 11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Aceton und der hydrolysierende saure11. The method according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent acetone and the hydrolyzing acid Katalysator Salzsäure ist.Catalyst is hydrochloric acid. 12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol und der hydrolysierende saure Katalysator ein Gemisch von Kaliumchlorid und Salzsäure ist.12. The method according to claim 2, characterized in that the liquid organic solvent ethanol and the hydrolyzing acid catalyst is a mixture of potassium chloride and hydrochloric acid. 13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigsiedenden flüchtigen Materialien in der abgezogenen Kochflüssigkeit und dem Waschlösungsmittel abgedampft werden, um Lignin zu fällen, das Lignin aus wäßriger Zuckerlösung abgetrennt wird, das abgetrennte Lignin wieder in einem Ligninlösungsmittel bis zur Sättigung aufgelöst wird und die Ligninlösung sprühgetrocknet oder mit einem vorwiegenden Volumanteil Wasser vermischt wird, um einen Niederschlag aus feinteiligem Lignin zu dispergieren.13. The method according to claim 2, characterized in that the low-boiling volatile materials in the stripped cooking liquid and the washing solvent are evaporated to precipitate lignin, the lignin is separated from aqueous sugar solution, the separated lignin is dissolved again in a lignin solvent to saturation and the lignin solution is spray dried or mixed with a predominant volume of water to disperse a precipitate of finely divided lignin. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ligninlösungsmittel aus der Gruppe flüssiger organischer Lösungsmittel aus Aceton, Furfural, Dirne thylsulfoxid oder Tetrahydrofuran gewählt wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the lignin solvent is selected from the group of liquid organic solvents from acetone, furfural, wench methyl sulfoxide or tetrahydrofuran. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Zuckerlösung durch Abstreifen von Dampf bis zu einem Gehalt an gelösten Feststoffen von 20 bis 50% konzentriert wird.15. The method according to claim 14, characterized in that the aqueous sugar solution is concentrated by stripping steam to a content of dissolved solids of 20 to 50%. 16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die flüchtigen Materialien durch fraktionierte Destillation abgetrennt werden, um das flüssige organische Lösungsmittel und das flüssige Waschlosungsraittel zurückzugewinnen und flüchtige thermische Umwandlungsprodukte und flüchtige Hydrolyseprodukte, nämlich Methanol, Ameisensäure und Essigsäure, zu gewinnen. 16. The method according to claim 13, characterized in that the volatile materials are separated by fractional distillation in order to recover the liquid organic solvent and the liquid washing solution agent and to recover volatile thermal conversion products and volatile hydrolysis products, namely methanol, formic acid and acetic acid. 17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die flüchtigen Materialien, die durch. Dampfabstreifen entfernt werden, entsprechend ihren Siedepunkten fraktioniert-kondensiert werden, um die flüssigen organischen Lösungsmittel, das flüssige Waschlösungsmittel und die flüchtigen thermischen Umwandlungsprodukte sowie die flüchtigen Hydrolyseprodukte, nämlich Methanol, Furfural, 5-Hydroxymethylfurfural, Lävulinsäure, Ameisensäure und Essigsäure, zu gewinnen.17. The method according to claim 15, characterized in that the volatile materials by. Steam streaks are removed, fractionated-condensed according to their boiling points to obtain the liquid organic solvents, the liquid washing solvent and the volatile thermal conversion products as well as the volatile hydrolysis products, namely methanol, furfural, 5-hydroxymethylfurfural, levulinic acid, formic acid and acetic acid. 18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das angesäuerte Losungsmittelgemisch mit der Lignocellulose in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1:4 und 1:12 vermischt wird.18. The method according to claim 1, characterized in that the acidified solvent mixture is mixed with the lignocellulose in a weight ratio between 1: 4 and 1:12. 19. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das angesäuerte wäßrig organische Losungsmittelgemisch mit zerkleinerter Lignocellulose in einem Druckbehälter mit Einlaß und Auslaß vermischt wird und das Losungsmittelgemisch kontinuierlich durch die Lignocellulose umlaufen gelassen wird, so daß die Verweilzeif der Kochflüssigkeit nicht länger als 5 Minuten beträgt, wonach die Flüssigkeit abgezogen wird, während frisches Losungsmittelgemisch eingeführt wird, um das abgezogene Gemisch zu ersetzen.19. The method according to claim 2, characterized in that the acidified aqueous organic solvent mixture with comminuted lignocellulose is mixed in a pressure vessel with inlet and outlet and the solvent mixture is continuously circulated through the lignocellulose, so that the residence time of the cooking liquid is not longer than 5 minutes , after which the liquid is withdrawn while fresh solvent mixture is introduced to replace the withdrawn mixture. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lignocellulose und das Losungsmittelgemisch in Richtung zum Auslaß bewegt werden, wobei das Losungsmittelgemisch mit höherer Geschwindigkeit als die Lignocellulose bewegt wird.20. The method according to claim 19, characterized in that the lignocellulose and the solvent mixture are moved towards the outlet, the solvent mixture being moved at a higher speed than the lignocellulose. 21. Verfahren zum Abtrennen der Fasern aus dem Cellulosebestandteil von Lignocellulose, dadurch gekennzeichnet, daß man Teilchen der ganzen Lignocellulose mit einem vorwiegenden Volumanteil eines ersten heißen wäßrigen angesäuerten organischen Lösungsmittelgemisches aus 40 bis 60 Teilen Wasser, 60 bis 40 Teilen an einem flüs sigen organischen Lösungsmittel der Gruppe Äthanol und Aceton und einem ersten hydrolysierenden sauren Katalysator in solcher Menge, daß das pH des Lösungsraittelgemisches in dem Bereich von 3,5 bis 1,7 liegt, aus der Gruppe der organischen Säuren Malein-, Oxal-, o-Phthal-, L-Apfel-, Bernstein-, Nicotin-, Salicyl- und Trifluoressigsäure imprägniert, die imprägnierte Lignocellulose der entlignlfizierenden und verzuckernden Lösung dieses ersten Lösungsmittelgemisehes bei einer Temperatur von etwa 1δ0°C und für eine Zeit von etwa 5 Minuten aussetzt, dann die Kochflüssigkeit von der teilweise entlignifizierten Lignocellulose abzieht, danach den teilentlignifizierten Rückstand -mit einem zweiten wäßrigen angesäuerten organischen Losungsmittelgemisch, das einen zweiten sauren hydrolysierenden Katalysator aus der Gruppe der anorganischen Säuren, aus der der erste saure Hydrolysierungskatalysator gewählt war, bei einer zweiten Digestionstemperatur von nicht über 210°C und nahe an 200°C ausreichend lange, um die Fasern durch Flüssigkeitsbewegung abtrennbar zu machen, kocht, dann die zweite Kochflüssigkeit abzieht, den Celluloserückstand mit Aceton wäscht und dann den. Rückstand mitWasser wäscht, um eine Pulpe aus Cellulosefasern von hohem Polymerisationsgrad zu gewinnen.21. A method for separating the fibers from the cellulose component of lignocellulose, characterized in that particles of the whole lignocellulose with a predominant volume of a first hot aqueous acidified organic solvent mixture of 40 to 60 parts of water, 60 to 40 parts in a river organic solvents from the group of ethanol and acetone and a first hydrolyzing acid catalyst in such an amount that the pH of the solvent mixture is in the range from 3.5 to 1.7, from the group of the organic acids maleic, oxalic, o- Impregnated phthalic, L-apple, succinic, nicotinic, salicylic and trifluoroacetic acid, which then exposes the impregnated lignocellulose to the delignifying and saccharifying solution of this first solvent mixture at a temperature of approximately 10 ° C. and for a period of approximately 5 minutes subtracts the cooking liquid from the partially delignified lignocellulose, then the partially delignified residue - with a second aqueous acidified organic solvent mixture, which does not have a second acidic hydrolyzing catalyst from the group of inorganic acids from which the first acidic hydrolysis catalyst was chosen, at a second digestion temperature of over 210 ° C and sufficiently long to make the fibers separable by liquid movement, boils, then removes the second cooking liquid, washes the cellulose residue with acetone and then the. Wash residue with water to obtain a pulp of cellulose fibers of high degree of polymerization. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite saure Hydrolysierungskatalysator Oxalsäure und das für die Kochgemische gewählte organische Lösungsmittel Äthanolist.22. The method according to claim 21, characterized in that the first and the second acid hydrolyzing catalyst oxalic acid and the organic solvent selected for the cooking mixtures is ethanol. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß erstes und zweites wäßrig organisches Losungsmittelgemisch mit den Lignocelluloseteilchen in einem Druckbehälter mit Einlaß und Auslaß vermischt werden und das Losungsmittelgemisch kontinuierlich durch die Lignocellulose umlaufen gelassen wird, wobei erstes und zweites Losungsmittelgemisch zusammen mit der Lignocellulose in Richtung zum Auslaß durch den Behälter bewegt wird und die Geschwindigkeit der Bewegung jedes Gemisches größer ist als die Geschwindigkeit der Bewegung der Lignocellulose.23. The method according to claim 22, characterized in that the first and second aqueous organic solvent mixture are mixed with the lignocellulose particles in a pressure vessel with inlet and outlet and the solvent mixture is continuously circulated through the lignocellulose, the first and second solvent mixture together with the lignocellulose in Direction to Outlet is moved through the container and the speed of movement of each mixture is greater than the speed of movement of the lignocellulose. 24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der in den, abgezogenen Kochflüssigkelten und dem Waschlösungsmittel anwesenden flüchtigen Materialien abgedampft wird, um das darin gelöste Lignin auszufällen, das Lignin von wäßriger Zuckerlösung abgetrennt wird, das abgetrennte Lignin bis zur Sättigung in einem Ligninlösungsmittel wieder aufgelöst wird und die Ligninlösung sprühgetrocknet oder mit einem vorwiegenden Volumanteil an Wasser vermischt wird, um ausgefälltes feinteiliges Lignin zu dispergieren.24. The method according to claim 21, characterized in that each of the volatile materials present in the stripped cooking liquid and the washing solvent is evaporated in order to precipitate the lignin dissolved therein, the lignin is separated from aqueous sugar solution, the separated lignin until saturated in one Lignin solvent is redissolved and the lignin solution is spray dried or mixed with a predominant volume of water to disperse precipitated fine lignin. 25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem abgezogenen ersten Losungsmittelgemisch erhaltene wäßrige Zuckerlösung bis zu einem Feststoffgehalt von 20 bis 50% konzentriert wird.25. The method according to claim 24, characterized in that the aqueous sugar solution obtained from the withdrawn first solvent mixture is concentrated to a solids content of 20 to 50%. 26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem zweiten Losungsmittelgemisch erhaltene wäßrige Zuckerlösung bis zu einem Feststoffgehalt von 20 bis 50% konzentriert wird.26. The method according to claim 24, characterized in that the aqueous sugar solution obtained from the second solvent mixture is concentrated to a solids content of 20 to 50%. 27. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel für das aus dem ersten Losungsmittelgemisch gewonnene Lignin Aceton und das Lösungsmittel für das aus dem zweiten Losungsmittelgemisch gewonnene Lignin aus der Gruppe Aceton, Furfurai, Dirnethylsulfoxid und Tetrahydrofuran gewählt ist.27. The method according to claim 24, characterized in that the solvent for the lignin obtained from the first solvent mixture is acetone and the solvent for the lignin obtained from the second solvent mixture is selected from the group consisting of acetone, furfurai, Dirnethylsulfoxid and tetrahydrofuran. 28. Verfahren zum Abtrennen der Fasern aus dem Cellulosebestandteil von Lignocellulose und Gewinnen der Fasern in einem Zustand verringerten Polymerisationsgrades, dadurch gekennzeichnet, daß man Teilchen aus der ganzen Lignocellulose mit einem Hauptvolumanteil an einem ersten heißen wäßrigen angesäuerten organischen Losungsmittelgemisch aus 40 bis 60- Teilen Wasser und 60 bis 40 Teilen eines ersten organischen flüssigen Lösungsmittels der Gruppe flüchtiger wasserlöslicher organischer Lösungsmittel aus Äthanol und Aceton und einem ersten sauren Hydrolysierungskatalysator in solcher Menge, daß das pH des Lösungsmittelgemisches in dem Bereich von 3,5 bis 1,7 liegt, aus der Gruppe der organischen Säuren Malein-, Oxal-, o-Phthal-, L-Apfel-, Bernstein-, Nicotin-, Salicyl- und Trifluoressigsäure imprägniert, die imprägnierte Lignocellulose der entlignifizierenden und verzuckernden Wirkung des ersten Lösungsmittelgemisches bei einer Temperatur von etwa 100°C für eine Zeit von etwa 5 Minuten aussetzt, dann die erste Kochflüssigkeit von der teilentlignifizierten Lignocellulose abzieht, danach den teilentlignifizierten Lignocelluloserückstand mit einem Hauptvolumanteil, bezogen auf diesen Rückstand, an einem zweiten wäßrigen angesäuerten organischen Losungsmittelgemisch, das einen zweiten sauren Hydrolysierungskatalysator aus der Gruppe der starken Säuren Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure enthält, bei einer Digestionstemperatur in dem Bereich von 180 bis 200°C für eine ausreichende Zeit, um eine Teilverzuckerung von Glucan zu bewirken und Cellulosefaser von niedrigem Polymerisationsgrad freizusetzen, kocht, dann die zweite Kochflüssigkeit abzieht und den Rückstand mit Wasser wäscht.28. A method for separating the fibers from the cellulose component of lignocellulose and recovering the fibers in a state of reduced degree of polymerization, characterized in that particles of the whole lignocellulose with a main volume fraction a first hot aqueous acidified organic solvent mixture of 40 to 60 parts of water and 60 to 40 parts of a first organic liquid solvent from the group of volatile water-soluble organic solvents from ethanol and acetone and a first acidic hydrolysis catalyst in such an amount that the pH of the solvent mixture in the Range from 3.5 to 1.7, impregnated from the group of the organic acids maleic, oxalic, o-phthalic, L-apple, succinic, nicotinic, salicylic and trifluoroacetic acid, the impregnated lignocellulose of the delignifying and saccharifying effect of the first solvent mixture at a temperature of about 100 ° C for a time of about 5 minutes, then withdrawing the first cooking liquid from the partially delignified lignocellulose, then the partially delignified lignocellulose residue with a main volume based on this residue in a second aqueous ans The organic solvent mixture, which contains a second acidic hydrolysis catalyst from the group of the strong acids hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid, at a digestion temperature in the range from 180 to 200 ° C. for a time sufficient to cause partial saccharification of glucan and cellulose fiber of low degree of polymerization, boils, then draws off the second cooking liquid and washes the residue with water. 29. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das erste organische Lösungsmittel Äthanol ist und das zweite Losungsmittelgemisch entweder Äthanol oder Aceton enthält, die angesäuerten wäßrig organischen Lösungsmittelgemisehe in einem Druckbehälter mit Einlaß und Auslaß mit der Lignocellulose vermischt und jedes der Lösungsmittelgemischt während der Kochzeiten kontinuierlich durch die Lignocellulose umlaufen gelassen werden, das erste Losungsmittelgemisch parallel zu der Lignocellulose in Richtung zum Auslaß mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als diejenige der Bewegung der Lignocellulose, umlaufen gelassen wird und das zweite Losungsmittelgemisch im Gegenstrom zu der Bewegung des Lignocelluloserückstandes bewegt wird.29. The method according to claim 25, characterized in that the first organic solvent is ethanol and the second solvent mixture contains either ethanol or acetone, the acidified aqueous organic solvent mixture in a pressure vessel with inlet and outlet mixed with the lignocellulose and each of the solvent mixture during the cooking times are continuously circulated through the lignocellulose, the first solvent mixture parallel to the lignocellulose towards The outlet is rotated at a rate greater than that of the movement of the lignocellulose and the second solvent mixture is moved in countercurrent to the movement of the lignocellulose residue. 30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrigsiedenden flüchtigen Materialien in jeder der abgezogenen Kochflüssigkeiten und dem Waschlösungsmittel abgedampft werden, um Lignin auszufällen, das Lignin von der wäßrigen Zuckerlösung abgetrennt wird, das abgetrennte Lignin in einem Ligninlösungsmittel bis zur Sättigung wieder aufgelöst wird und die Ligninlösung sprühgetrocknet oder mit einem vorwiegenden Volumanteil an Wasser vermischt wird, um einen Niederschlag aus feinteiligem Lignin zu dispergieren.30. The method according to claim 28, characterized in that the low-boiling volatile materials in each of the withdrawn cooking liquids and the washing solvent are evaporated to precipitate lignin, the lignin is separated from the aqueous sugar solution, the separated lignin is dissolved again in a lignin solvent until saturation and the lignin solution is spray dried or mixed with a predominant volume of water to disperse a precipitate of finely divided lignin. 31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem ersten Losungsmittelgemisch gewonnene wäßrige Zuckerlösung bis zu einem Feststoffgehalt aus Hemicelluloseumwandlungszuckern von 20 bis 50% konzentriert wird.31. The method according to claim 30, characterized in that the aqueous sugar solution obtained from the first solvent mixture is concentrated to a solids content of hemicellulose conversion sugars of 20 to 50%. 32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem abgezogenen zweiten Losungsmittelgemisch gewonnene wäßrige Zuckerlösung bis zu einem Feststoffgehalt von 20 bis 50% konzentriert wird.32. The method according to claim 30, characterized in that the aqueous sugar solution obtained from the withdrawn second solvent mixture is concentrated to a solids content of 20 to 50%. 33. Verfahren nach Anspruch 30* dadurch gekennzeichnet,daß das Lösungsmittel für das aus dem ersten Losungsmittelgemisch gewonnene Lignin Aceton und das Lösungsmittel für das aus dem zweiten Losungsmittelgemisch gewonnene Lignin aus der Gruppe Aceton, Furfural-, Dirnethylsulfoxid und Tetrahydrofuran gewählt ist.33. The method according to claim 30 *, characterized in that the solvent for the lignin acetone obtained from the first solvent mixture and the solvent for the lignin obtained from the second solvent mixture is selected from the group consisting of acetone, furfural, dirnethyl sulfoxide and tetrahydrofuran. 34. Verfahren zum Abtrennen der Fasern aus dem Cellulosebestandteil von Lignocellulose und Gewinnen eines mikrokristallinen Rückstandes aus diesen Fasern, dadurch gekennzeichnet,daß man die ganze zerkleinerte Lignocellulose mit einem Hauptvolumanteil an einem ersten heißen wäßrigen angesäuerten organischen Losungsmittelgemisch aus 40 bis 60 Teilen Wasser, 60 bis 40 Teilen eines ersten organischen Lösungsmittels aus der Gruppe der flüchtigen wasserlöslichen organischen Lösungsmittel Äthanol und Aceton und einem ersten sauren Hydrolysierungskatalysator in solcher Menge, daß das Losungsmittelgemisch ein pH in dem Bereich von 3,5 bis 1,7 hat, aus der Gruppe der organischen Säuren Malein-, o-Phthal-, Oxal-, L-Apfel-, Bernstein-, Nicotin-, Salicyl- und Trifluoressigsäure imprägniert, die imprägnierte Lignocellulose der entlignifizierenden und verzuckernden Wirkung des ersten Lösungsmittelgeraisches bei einer Temperatur von etwa 180°C für eine Zeit von etwa 5 Minuten aussetzt, dann die erste Kochflüssigkeit von der teilentlignifIzierten Lignocellulose abzieht, danach diesen teilentlignifizierten Rückstand mit einem Hauptvolumanteil, bezogen auf den Rückstand, an einem zweiten wäßrigen angesäuerten organischen Losungsmittelgemisch, das einen zweiten sauren Hydrolysierungskatalysator aus der Gruppe der starken Säuren Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure bei einer Digestionstemperatur von 200 bis 210°C ausreichend lange, um die Cellulose zu hydrolysieren, kocht, so daß die Faserstruktur bis in den kristallinen Bereich von Nichtfaserform und Abwesenheit amorpher Polyglucose abgebaut wird, dann die zweite Kochflüssigkeit abzieht und den mikrokristallinen Rückstand mit Wasser wäscht.34. Process for separating the fibers from the cellulose component of lignocellulose and obtaining a microcrystalline residue from these fibers, characterized in that the whole comminuted lignocellulose with a main volume of a first hot aqueous acidified organic solvent mixture of 40 to 60 parts of water, 60 to 40 parts of a first organic solvent from the group of volatile water-soluble organic solvents ethanol and acetone and a first acidic hydrolysis catalyst in such an amount that the solvent mixture has a pH in the range from 3.5 to 1.7, from the group of the organic acids maleic, o-phthalic, oxalic, L-apple, amber -, nicotinic, salicylic and trifluoroacetic acid, which exposes the impregnated lignocellulose to the de-lignifying and saccharifying effect of the first solvent mixture at a temperature of approximately 180 ° C. for a time of approximately 5 minutes, then removes the first cooking fluid from the partially delignified lignocellulose, afterwards this partially delignified residue with a main part by volume, based on the residue, of a second aqueous acidified organic solvent mixture which contains a second acidic hydrolysis catalyst from the group of the strong acids hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid at a digestion temperature of 200 to 210 ° C for a sufficient time to remove the cellulose to hydrolyze, boils so that the fiber structure is broken down into the crystalline region of non-fiber form and the absence of amorphous polyglucose, then the second cooking liquid is removed and the microcrystalline residue is washed with water. 35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das erste organische Lösungsmittel Äthanol ist und das zweite Losungsmittelgemisch entweder Äthanol oder Aceton enthält, die angesäuerten wäßrig organischen Lösungsmittelgemische in einem Druckbehälter mit Einlaß und Auslaß mit der Lignocellulose vermischt werden und das erste Losungsmittelgemisch kontinuierlich in Richtung parallel mit der Lignocellulose und mit einer Geschwindigkeit, die größer ist als diejenige der Lignocellulose, durch die Lignocellulose umlaufen gelassen wird und das zweite Losungsmittelgemisch kontinuierlich im Gegenstrom durch die teilentlignifizierte Lignocellulose umlaufen gelassen wird.35. The method according to claim 34, characterized in that the first organic solvent is ethanol and the second solvent mixture contains either ethanol or acetone, the acidified aqueous organic solvent mixtures are mixed in a pressure vessel with inlet and outlet with the lignocellulose and the first solvent mixture continuously in Direction parallel with the lignocellulose and at a rate that is greater is that of lignocellulose through which lignocellulose is circulated and the second solvent mixture is continuously circulated in countercurrent through the partially delignified lignocellulose. 36. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die in jeder abgezogenen Kochflüssigkeit und in dem Waschlösungsmittel anwesenden niedrigsiedenden flüchtigen Bestandteile abgedampft werden, um das Lignin zu fällen, das Lignin von der wäßrigen Zuckerlösung abgetrennt wird, das abgetrennte Lignin bis zur Sättigung in einem Ligninlösungsmittel wieder aufgelöst wird und die Ligninlösung sprühgetrocknet oder mit einem vorwiegenden Voluraanteil an Wasser vermischt wird, um einen Niederschlag aus feinteiligem Lignin zu dispergieren.36. The method according to claim 34, characterized in that the low-boiling volatile constituents present in each withdrawn cooking liquid and in the washing solvent are evaporated to precipitate the lignin, the lignin is separated from the aqueous sugar solution, the separated lignin until saturated in one Lignin solvent is redissolved and the lignin solution is spray dried or mixed with a predominant volura portion of water to disperse a precipitate of fine lignin. 37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel für Lignin, das von dem ersten. Losungsmittelgemisch abgetrennt wird, Aceton ist und das Ligninlösungsmittel, das von dem zweiten Losungsmittelgemisch abgetrennt wird, Aceton, Furfural, Dirnethylsulfoxid oder Tetrahydrofuran ist.37. The method according to claim 36, characterized in that the solvent for lignin by the first. Solvent mixture is separated, is acetone and the lignin solvent, which is separated from the second solvent mixture, is acetone, furfural, methyl sulfoxide or tetrahydrofuran. 38. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten flüchtigen Materialien durch fraktionierte Destillation abgetrennt werden, so daß die organischen flüssigen Lösungsmittel und flüchtige thermische Umwandlungsprodukte und flüchtige Hydrolyseprodukte, einschließlich Methanol, Ameisensäure und Essigsäure, gewonnen werden.38. The method according to claim 36, characterized in that said volatile materials are separated by fractional distillation so that the organic liquid solvents and volatile thermal conversion products and volatile hydrolysis products including methanol, formic acid and acetic acid are obtained. 39. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem abgezogenen ersten Losungsmittelgemisch gewonnene wäßrige Zuckerlösung bis zu einem Feststoffgehalt an Hemicelluloseumwandlungszuckern von 20 bis 50% konzentriert wird. 39. The method according to claim 36, characterized in that the aqueous sugar solution obtained from the withdrawn first solvent mixture is concentrated to a solids content of hemicellulose conversion sugars of 20 to 50%. 40. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Zuckerlösung durch Dampfabstreifen bis zu einem Gehalt an gelösten Feststoffen von 20 bis 50% konzentriert wird und die flüchtigen Bestandteile in der Dampfphase fraktioniert kondensiert werden, um das organische flüssige Lösungsmittel und die flüchtigen thermischen Umwandlungsprodukte der Hydrolyse zu gewinnen.40. The method according to claim 36, characterized in that the aqueous sugar solution is concentrated by steam stripping to a solids content of 20 to 50% and the volatile constituents are fractionally condensed in the vapor phase to the organic liquid solvent and the volatile thermal To win conversion products of hydrolysis. 41. Verfahren zum Abtrennen der Fasern aus dem Cellulosebestandteil von Lignocellulose und Gewinnen von Lignin und Hydrolyseprodukten von Hemicellulose und Cellulose, dadurch gekennzeichnet, daß man die ganze zerkleinerte Lignocellulose mit einem Hauptvolumanteil an einem ersten heißen, wäßrigen angesäuerten organischen Losungsmittelgemisch aus 70 bis 30 Teilen Wasser, 30 bis 70 Teilen an einem organischen Lösungsmittel der Gruppe Äthanol und Aceton und einem hydrolysierenden sauren Katalysator in ausreichender Menge, um dem Losungsmittelgemisch ein pH in dem Bereich von 3,5 zu 2,2 zu verleihen, aus der Gruppe der starken Säuren Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure imprägniert, die imprägnierte Lignocellulose bei einer Temperatur von etwa 180°C und für eine Zeit von etwa 5 Minuten, die ausreicht, um die Cellulosefasern freizusetzen, der entlignifizierenden und verzuckernden Wirkung des Lösungsmittelgemisches aussetzt, danach die erste Kochflüssigkeit abzieht und den Lignocelluloserückstand mit frischem wäßrigem angesäuertem organischem Losungsmittelgemisch, das dem ersten Losungsmittelgemisch gleicht mit der Abweichung, daß das zweite Losungsmittelgemisch eine höhere Säurekonzentration, nämlich einen pHBereich von 2,2 bis 1,7 hat, vermischt und das Gemisch bei einer Temperatur von etwa 210°C und für eine ausreichende Zeit, um die Cellulose praktisch vollständig aufzulösen, kocht, dann die zweite Kochflüssigkeit abzieht, die in jeder Kochflüssigkeit anwesenden niedrigsiedenden flüchtigen Materialien verdampft, um Lignin auszufällen, das Lignin von den Flüssigkeiten abtrennt, so daß eine Restflüssigkeit, die Zucker und andere Umwandlungsprodukte gelöst enthält, erhalten wird, die kondensierten flüchtigen Materialien zurückgewinnt und die gelösten Zucker und anderen Umwandlungsprodukte von jeder der Restflüssigkeiten abtrennt.41. Process for separating the fibers from the cellulose constituent of lignocellulose and obtaining lignin and hydrolysis products from hemicellulose and cellulose, characterized in that the whole of the comminuted lignocellulose with a main part by volume of a first hot, aqueous acidified organic solvent mixture composed of 70 to 30 parts of water , 30 to 70 parts of an organic solvent from the group of ethanol and acetone and a hydrolyzing acid catalyst in an amount sufficient to give the solvent mixture a pH in the range from 3.5 to 2.2, from the group of the strong acids hydrochloric acid, Impregnated sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid, the impregnated lignocellulose at a temperature of about 180 ° C and for a time of about 5 minutes, which is sufficient to release the cellulose fibers, exposed to the de-lignifying and saccharifying effect of the solvent mixture, then the first cooking liquid eit deducts and the lignocellulose residue with fresh aqueous acidified organic solvent mixture, which is the same as the first solvent mixture with the difference that the second solvent mixture has a higher acid concentration, namely a pH range of 2.2 to 1.7, and the mixture at a temperature of about 210 ° C and boils for a sufficient time to practically completely dissolve the cellulose, then draws off the second cooking liquid, which evaporates the low-boiling volatile materials present in each cooking liquid to precipitate lignin, which separates lignin from the liquids so that a residual liquid who have dissolved sugar and other conversion products contains, is obtained, the condensed volatile materials are recovered and the dissolved sugars and other conversion products are separated from each of the residual liquids. 42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß Lignocellulose und Kochflüssigkeit im Verhältnis von etwa 1:12 verwendet werden.42. The method according to claim 41, characterized in that lignocellulose and cooking liquid are used in a ratio of about 1:12. 43. Verfahren zur Umwandlung von Lignocellulose zu Hydrolyse- und Dehydratationsprodukten von Lignin, Hemicellulose und Cellulose, einschließlich Furfuralen, organischen Säuren, Methanol und Restzuckern, dadurch gekennzeichnet, daß man zerkleinertes strukturiertes Pflanzenmaterial mit einem Hauptvolumanteil an einem heißen wäßrigen angesäuerten organischen Losungsmittelgemisch aus 70 bis 30 Teilen H2O, 30 bis 70 Teilen eines flüssigen flüchtigen organischen Lösungsmittels mit einem Loslichkeitsparameter in dem Bereich von43. A process for converting lignocellulose to hydrolysis and dehydration products of lignin, hemicellulose and cellulose, including furfurals, organic acids, methanol and residual sugars, characterized in that crushed structured plant material with a main volume of a hot aqueous acidified organic solvent mixture of 70 to 30 parts H 2 O, 30 to 70 parts of a liquid volatile organic solvent with a solubility parameter in the range of 10 bis 13 der Gruppe der wasserlöslichen niedrigmolekularen aliphatischen Alkohole und niedrigmolekularen aliphatischen Ketone und Gemischen davon und einem sauren hydrolysierenden Katalysator der Gruppe der starken Säuren Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure in solcher Menge, daß das Losungsmittelgemisch ein pH in dem Bereich von 3,5 bis 1,7 hat, bei einer Temperatur von etwa 210°C und für eine ausreichende Zeit, um praktisch alles Glucan zu verzuckern und praktisch alle durch die Hydrolyse gebildeten Zucker in ihre Dehydratations- und Abbauprodukte umzuwandeln, imprägniert, danach flüchtige Komponenten von der Kochflüssigkeit mit einer Dampfphase in dem Temperaturbereich von 50 bis 250ºC abdampft und die flüchtigen Materialien durch fraktionierte Destillation trennt, und Zucker und Lignin von dem Rückstand gewinnt.10 to 13 of the group of water-soluble low molecular weight aliphatic alcohols and low molecular weight aliphatic ketones and mixtures thereof and an acid hydrolyzing catalyst from the group of the strong acids hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid in such an amount that the solvent mixture has a pH in the range from 3.5 up to 1.7, impregnated at a temperature of about 210 ° C and for a sufficient time to saccharify practically all glucan and convert practically all sugars formed by the hydrolysis to their dehydration and degradation products, then volatile components from the cooking liquid evaporates with a vapor phase in the temperature range of 50 to 250 ° C and separates the volatile materials by fractional distillation, and sugar and lignin are recovered from the residue. 44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Aceton ist und das Gewichtsver hältnis von Lignocellulose zu Kochflüssigkeit anfangs etwa 1 :12 beträgt.44. The method according to claim 43, characterized in that the liquid organic solvent is acetone and the weight ratio ratio of lignocellulose to cooking liquid is initially around 1:12. 45. Verfahren zum Abtrennen der Fasern des Cellulosebestandteils von Lignocellulose, dadurch gekennzeichnet, daß man die ganze zerkleinerte Lignocellulose mit einem Hauptvolumanteil an einem, heißen wäßrigen angesäuerten organischen Losungsmittelgemisch aus 70 bis 30 Teilen Wasser, 30 bis 70 Teilen an einem flüchtigen flüssigen organischen Lösungsmittel mit einem Loslichkeitsparameter in dem Bereich von 10 bis 13 aus den Gruppen der wasserlöslichen niedrigmolekularen aliphatischen Alkohole und der wasserlöslichen niedrigmolekularen aliphatischen Ketone und Gemischen davon und. einem Hydrolysierungskatalysator aus der Gruppe der organischen Säuren Malein-, Oxai-, o-Phthal-, L-Apfel-, Bernstein-, Nicotin-, Salicyl- und Trifluoressigsäure in solcher Menge, daß das pH des Lösungsmittelgemisches in dem Bereich von 3,5 bis 1,7 liegt, imprägniert, die imprägnierte Lignocellulose bei einer Temperatur in dem Bereich von 160 bis etwa 180°C für eine ausreichende Zeit, um den größeren Teil der Hemicellulose und den größeren Teil des Lignins zu lösen, so daß die Fasern nach dem Kochen noch nicht freigesetzt sind, aber durch kräftige mechanische Bewegung einer wäßrigen Suspension des Lignocellulosεrückstandes freigesetzt werden können, unterwirft, danach die Kochflüssigkeit von dem Rückstand abzieht, den Rückstand mit Aceton kocht und anschließend mit Wasser wäscht, den Rückstand in Wasser dispergiert und den dispergierten Rückstand unter hohem Druck raffiniert, um eine mechanische Pulpe hoher Festigkeit zu gewinnen.45. Process for separating the fibers of the cellulose constituent from lignocellulose, characterized in that the whole of the comminuted lignocellulose with a major part by volume of a hot aqueous acidified organic solvent mixture composed of 70 to 30 parts of water and 30 to 70 parts of a volatile liquid organic solvent a solubility parameter in the range from 10 to 13 from the groups of the water-soluble low-molecular aliphatic alcohols and the water-soluble low-molecular aliphatic ketones and mixtures thereof and. a hydrolysis catalyst from the group of organic acids maleic, oxai, o-phthalic, L-apple, succinic, nicotinic, salicylic and trifluoroacetic acid in such an amount that the pH of the solvent mixture in the range of 3.5 to 1.7, when impregnated, the impregnated lignocellulose is at a temperature in the range of 160 to about 180 ° C for a sufficient time to dissolve the greater part of the hemicellulose and the greater part of the lignin so that the fibers after Boiling are not yet released, but can be released by vigorous mechanical agitation of an aqueous suspension of the lignocellulose residue, subjected, then the cooking liquid is removed from the residue, the residue is boiled with acetone and then washed with water, the residue is dispersed in water and the dispersed residue refined under high pressure to obtain a mechanical pulp of high strength. 46. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Lignocellulose und das wäßrig organische angesäuerte Losungsmittelgemisch unter Mischen in einen Druckbehälter mit Einlaß und Auslaß in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1:4 und 1:12 eingeführt und zusammen in Richtung zum Auslaß durch den Behälter geführt werden, wobei die Geschwindigkeit der Bewegung des Lösungsmittelgemisches größer ist als diejenige der Lignocellulose.46. The method according to claim 45, characterized in that the lignocellulose and the aqueous organic acidified solvent mixture are introduced with mixing into a pressure vessel with inlet and outlet in a weight ratio between 1: 4 and 1:12 and are led together towards the outlet through the container, the speed of movement of the solvent mixture being greater than that of the lignocellulose. 47. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel Äthanol oder Aceton und das flüssige Waschlösungsmittel Aceton ist und daß die Lignocellulose der entlignifizierenden und verzuckernden Wirkung des Lösungsmittelgemisches für eine Zeit von nicht mehr als 5 Minuten ausgesetzt wird.47. The method according to claim 45, characterized in that the liquid organic solvent is ethanol or acetone and the liquid washing solvent is acetone and that the lignocellulose is exposed to the de-lignifying and saccharifying effect of the solvent mixture for a period of not more than 5 minutes. 48. Verfahren zum Abtrennen der Fasern aus dem Celluloseanteil von Lignocellulose, dadurch gekennzeichnet, daß man die ganze zerkleinerte Lignocellulose mit einem Hauptvolumanteil an einem heißen wäßrig organischen angesäuerten Losungsmittelgemisch aus 70 bis 30 Teilen Wasser, 30 bis 70 Teilen an einem flüssigen flüchtigen organischen Lösungsmittel aus den Gruppen der wasserlöslichen niedrigmolekularen aliphatischen Alkohole und der wasserlöslichen niedrigmolekularen aliphatischen Ketone und Gemischen davon, deren Loslichkeitsparameter in dem Bereich von 10 bis 13 liegt, und einem sauren Hydrolysierungskatalysator der Gruppe der starken Säuren Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure und der Gruppe der mit ihren neutralen Salzen gepufferten starken Säuren in solcher Menge, daß das pH des Lösungsmittelgemisches in den Bereich von 3,5 bis 1,7 eingestellt wird, imprägniert, die imprägnierte Lignocellulose der entlignifizierenden und verzuckernden Wirkung des Lösungsmittelgemisches bei einer Temperatur in dem Bereich von etwa 1β0 bis etwa 180°C für eine ausreichende Zeit, um die Auflösung des größeren Teils der Hemicellulose und des größeren Teils des Lignins zu bewirken, unterwirft, so daß die Fasern nach dem Kochen noch nicht freigesetzt sind, aber durch kräftige mechanische Bewegung einer wäßrigen Suspension des Lignocelluloserückstandes freigesetzt werden können, danach die Kochflüssigkeit von dem Celluloserückstand ab zieht, den Rückstand mit Aceton und anschließend mit Wasser wäscht, den Rückstand in Wasser dispergiert und den dispergierten Rückstand unter hohem Druck raffiniert, um eine mechanische Pulpe hoher Festigkeit zu bilden.48. Process for separating the fibers from the cellulose portion of lignocellulose, characterized in that the whole comminuted lignocellulose with a main volume portion of a hot aqueous organic acidified solvent mixture of 70 to 30 parts of water, 30 to 70 parts of a liquid volatile organic solvent the groups of the water-soluble low-molecular aliphatic alcohols and the water-soluble low-molecular aliphatic ketones and mixtures thereof, whose solubility parameter is in the range from 10 to 13, and an acidic hydrolysis catalyst from the group of the strong acids hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid and the group with their neutral salts buffered strong acids in such an amount that the pH of the solvent mixture is adjusted in the range from 3.5 to 1.7, impregnated the impregnated lignocellulose of the de-lignifying and saccharifying effect ng of the solvent mixture at a temperature in the range of about 1β0 to about 180 ° C for a time sufficient to cause the dissolution of the greater part of the hemicellulose and the greater part of the lignin so that the fibers do not yet boil are released, but can be released by vigorous mechanical movement of an aqueous suspension of the lignocellulose residue, then the cooking liquid from the cellulose residue pulls, the residue washed with acetone and then with water, the residue dispersed in water, and the dispersed residue refined under high pressure to form a mechanical pulp of high strength. 49. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Lignocellulose und das angesäuerte wäßrig-organische Losungsmittelgemisch'unter Mischen in einen Druckbehälter mit Einlaß und Auslaß in einem Gewichtsverhältnis zwischen 1:4 und 1:12 eingeführt und zusammen in Richtu des Auslasses durch den Behälter geführt werden, wobei die Geschwindigkeit der Bewegung des Lösungsmittelgemisches größer ist als diejenige der Bewegung der Lignocellulose.49. The method according to claim 48, characterized in that the lignocellulose and the acidified aqueous-organic solvent mixture are introduced with mixing into a pressure vessel with inlet and outlet in a weight ratio between 1: 4 and 1:12 and together in the direction of the outlet through the Containers are guided, the speed of movement of the solvent mixture is greater than that of the movement of the lignocellulose. 50. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Lignocellulose der entlignifizierenden und verzuckernden Wirkung des Lösungsmittelgemisches für eine Zeit von nicht mehr als 5 Minuten ausgesetzt wird.50. The method according to claim 48, characterized in that the lignocellulose is exposed to the de-lignifying and saccharifying effect of the solvent mixture for a period of not more than 5 minutes. 51. Kontinuierliches Verfahren zum Freisetzen der Fasern aus dem Cellulosebestandteil von Lignocellulose, dadurch gekennzeichnetdaß man - Teilchen von Lignocellulose durch einen Einlaß in einen ersten Druckbehälter einführt, wobei dieser erste Behälter wenigstens einen Einlaß und wenigstens einen, in einem Abstand längs der Länge des Behälters von diesem Einlaß angeordneten Auslaß aufweist und seinen Inhalt unter erhöhtem Druck zu halten vermag, einführt, - durch den Einlaß ein erstes wäßriges angesäuertes Losungsmittelgemisch aus 30 bis 70 Teilen Wasser, 70 bis 30 Teilen eines flüssigen flüchtigen wasserlöslichen organischen Lösungsmittels und eines sauren Hyärolysierungskatalysators in solcher Menge, daß das pH des Gemisches in den Bereich von 1,7 bis 3,5 einge stellt wird, wobei das flüssige organische Lösungsmittel aus der Gruppe der wasserlöslichen niedrigmolekularen aliphatischen Alkohole und der Gruppe der wasserlöslichen- niedrigmolekularen aliphatischen Ketone und der Gemische davon, deren Loslichkeitsparameter in dem Bereich von 10 bis 13 liegt, ausgewählt wird, einführt, - ein Gewichtsverhältnis von eingeführtem Lösungsmittel und Beschickung von wenigstens 4:1 wählt und dem Behälter Wärme zuführt, um seinen Inhalt bei einer Temperatur von wenigstens 160°C, jedoch nicht über 210°C, zu halten, während man Lignocellulose und Losungsmittelgemisch in Richtung zum Auslaß durch den Behälter bewegt, - das Losungsmittelgemisch so umlaufen läßt, daß seine Geschwindigkeit beträchtlich größer als die Geschwindigkeit der zerkleinerten Lignocellulose ist, und Losungsmittelgemisch, das Lignin und Zucker gelöst enthält, durch, einen Auslaß abzieht, um die Verweilzeit auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, - von einem Auslaß dieses ersten Behälters ohne Drucksenlcung Lignocelluloserückstand und Imprägnierungslösungsmittel abzieht, - Losungsmittelgemisch von dem abgezogenen Lignocelluloserückstand abtrennt, bis in dem Lignocelluloseanteil nur noch ein geringer Volumanteil an Flüssigkeit bleibt, - den Lignocelluloserückstand durch einen Einlaß in einen zweiten Druckbehälter überführt, wobei dieser zweite Behälter wenigstens einen Einlaß und einen Auslaß, die in einem Abstand längs der Länge des Behälters voneinander angeordnet sind, aufweist und seinen Inhalt unter Druck zu halten vermag, einführt, - ein zweites wäßriges angesäuertes Losungsmittelgemisch aus 70 bis 30. bis 70 Teilen eines flüssigen flüchtigen wasserlöslichen organischen Lösungsmittels sowie einen sauren Hydrolysierungskatalysator in ausreichender Menge, um das pH des Gemisches in den Bereich von 1,7 bis 3,5 einzustellen, wobei das flüssige organische Lösungsmittel aus der Gruppe der wasserlöslichen niedrigmolekularen aliphatischen Alkohole und der wasserlöslichen niedrigmolekularen aliphatischen Ketone und Gemischen davon, deren Loslichkeitsparameter in dem Bereich von 10 bis 13 liegt, gewählt ist, einführt, - ein Gewichtsverhältnis von Losungsmittelgemisch zu Lignocelluloserückstand beim Eintritt in den zweiten Druckbehälter in dem Bereich von 10:1 zu 4:1 einhält und dem Inhalt Wärme zuführt, so daß eine Temperatur nahe an 210°C, jedoch nicht darüber, eingehalten wird, während man den Lignocelluloserückstand und das Losungsmittelgemisch in Richtung zum Auslaß führt, - das zweite Losungsmittelgemisch durch den zweiten 3ehälter strömen läßt und Losungsmittelgemisch unter Einhaltung einer bestimmten Verweilzeit von einem Auslaß abzieht, - Lignocelluloserückstand mit solcher Geschwindigkeit durch den zweiten Behälter führt, daß die gekochten Teilchen von einem Auslaß in solchem Zustand, daß die Celluloseteliehen frei abtrennbar sind, ausgebracht werden, - ohne Brucksenkung die Imprägnierungslosungsmittelgemisch und gelöstes Lignin und Zucker enthaltenden Teilchen von dem zweiten Behälter abzieht, - Losungsmittelgemisch von dem gekochten Rückstand abzieht, - den Celluloserückstand nacheinander mit Waschflüssigkeiten aus reinem organischem Lösungsmittel und anschließend flüssigem wäßrig organischem Lösungsmittel und danach mit Wasser extrahiert und wäscht, und - die mit Lösungsmittel extrahierte gewaschene Cellulosefasermasse ausbringt.51. A continuous process for releasing the fibers from the cellulose constituent of lignocellulose, characterized in that - particles of lignocellulose are introduced through an inlet into a first pressure vessel, said first vessel at least one inlet and at least one, at a distance along the length of the vessel from has arranged outlet and can hold its contents under increased pressure, introduces through the inlet a first aqueous acidified solvent mixture of 30 to 70 parts of water, 70 to 30 parts of a liquid volatile water-soluble organic solvent and an acidic hydrolyzation catalyst in such an amount that the pH of the mixture is in the range of 1.7 to 3.5 the liquid organic solvent is selected from the group of water-soluble low-molecular aliphatic alcohols and the group of water-soluble low-molecular aliphatic ketones and mixtures thereof, whose solubility parameter is in the range from 10 to 13, introduces a weight ratio of introduced solvent and feed of at least 4: 1 and heat the container to maintain its contents at a temperature of at least 160 ° C, but not above 210 ° C, while lignocellulose and solvent mixture toward the outlet through the container agitated, - circulates the solvent mixture such that its speed is considerably greater than the speed of the comminuted lignocellulose, and solvent mixture containing lignin and sugar dissolved by pulling out an outlet to limit the residence time to a certain value, - from a mouse let this first container draw off lignocellulose residue and impregnation solvent without pressure solution, - separate solvent mixture from the withdrawn lignocellulose residue until only a small volume of liquid remains in the lignocellulose fraction, - transfer the lignocellulose residue through an inlet into at least one second pressure container, one of which transfers one Inlet and outlet, spaced apart along the length of the container and capable of holding its contents under pressure, introduces a second aqueous acidified solvent mixture of 70 to 30 to 70 parts of a liquid volatile water-soluble organic solvent and an acidic hydrolysis catalyst in sufficient amount to adjust the pH of the mixture adjust the range from 1.7 to 3.5, the liquid organic solvent being selected from the group of the water-soluble low-molecular aliphatic alcohols and the water-soluble low-molecular aliphatic ketones and mixtures thereof, whose solubility parameter is in the range from 10 to 13 , - maintains a weight ratio of solvent mixture to lignocellulose residue when entering the second pressure vessel in the range from 10: 1 to 4: 1 and adds heat to the content so that a temperature close to, but not above, 210 ° C. is maintained while one leads the lignocellulose residue and the solvent mixture in the direction of the outlet, - the second solvent mixture flows through the second container and solvent mixture is withdrawn from an outlet while observing a certain dwell time, - leads the lignocellulose residue through the second container at such a speed that the koo Particles are discharged from an outlet in such a way that the cellulose lozenges are freely separable, - the bridging agent mixture and dissolved lignin and sugar-containing particles are withdrawn from the second container without bridging, - the solvent mixture is withdrawn from the cooked residue, - the cellulose residue is removed in succession Washing liquids from pure organic solvent and then liquid aqueous organic solvent and then extracted with water and washed, and - the washed cellulose fiber mass extracted with solvent brings out. 52. Kontinuierliches Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß das erste abgezogene Losungsmittelgemisch bei einer Nichtverkokungstemperatur destilliert wird, um flüchtige Materialien abzutrennen und. Lignin in einem sirupartigen Rückstand zu fällen, die flüchtigen Materialien kondensiert werden, um das flüssige organische Lösungsmittel zurückzugewinnen, und das gewonnene flüssige organische Lösungsmittel erneut in dem Verfahren eingesetzt wird.52. Continuous process according to claim 51, characterized in that the first solvent mixture withdrawn at a Non-coking temperature is distilled to separate volatile materials and. Precipitate lignin in a syrupy residue, condense the volatile materials to recover the liquid organic solvent, and reuse the recovered liquid organic solvent in the process. 53. Kontinuierliches Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß das abgezogene zweite Losungsmittelgemisch einer Destillation bei Nichtverkokungstemperatur unterworfen wird, um flüchtige Materialien abzutrennen und gelöstes Restlignin zu fällen, wobei die flüchtigen Materialien kondensiert werden, um das flüssige organische Lösungsmittel zurückzugewinnen, und der Zucker und Dehydratationsprodukte enthaltende Flüssigkeitsrückstand gewonnen wird.53. Continuous process according to claim 51, characterized in that the withdrawn second solvent mixture is subjected to a distillation at non-coking temperature in order to separate volatile materials and to precipitate dissolved residual lignin, the volatile materials being condensed to recover the liquid organic solvent and the sugar and liquid residue containing dehydration products is recovered. 54. Kontinuierliches Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem ersten oder dem zweiten Losungsmittelgemisch enthaltene saure Hydrolysierungskatalysator aus der Gruppe der Säuren Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Salpetersäure, Oxalsäure, Maleinsäure, o-Phthalsäure, L-Apfelsäure, Bernsteinsäure, Nicotinsäure, Salicylsäure und Trifluoressigsäure und Gemischen eines neutralen Puffersalzes einer gewählten starken Säure mit dieser starken Säure gewählt ist.54. Continuous process according to claim 51, characterized in that the acidic hydrolysis catalyst contained in the first or the second solvent mixture from the group of acids hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, oxalic acid, maleic acid, o-phthalic acid, L-malic acid, succinic acid, Nicotinic acid, salicylic acid and trifluoroacetic acid and mixtures of a neutral buffer salt of a selected strong acid with this strong acid is selected. 55. Kontinuierliches Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochtemperatur in d im ersten Behälter etwa 180°C und die Kochtemperatur in dem zweiten Behälter etwa 210°C beträgt und das pH des ersten Lösungsmittelgemisches in dem Bereich von 1,7 bis 2,2 liegt.55. Continuous process according to claim 54, characterized in that the cooking temperature in d in the first container is approximately 180 ° C and the cooking temperature in the second container is approximately 210 ° C and the pH of the first solvent mixture in the range of 1.7 to 2 , 2 lies. 56. Kontinuierliches Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige organische Lösungsmittel in dem ersten Lösungsmittelgemisch Äthanol oder Aceton ist und mit einem gleichen Gewichtsanteil Wasser vermischt ist, der saure Hydrolysierungskatalysator für das erste Losungsmittelgemisch aus der Gruppen der Säuren Oxal-, Malein-, o-Phthal-, L-Apfel-, Bernstein-, Nicotin-, Salicyl- und Trifluoressigsäure und Gemischen eines neutralen Puffersalzes von Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure im Gemisch mit der entsprechenden starken Säure gewählt ist so daß das pH des Lösungsmittelgemisches in den Bereich von 1 , 7 bis 2,2 eingestellt wird, das flüssige organische Lösungsmittel für das zweite Losungsmittelgemisch Aceton ist, das mit Wasser im Verhältnis von 40 bis 60 Volumtellen Aceton zu 60 bis 40 Volumtεilen Wasser vermischt wird, und das Gewichts Verhältnis von Lignocellulose zu Losungsmittelgemisch zwischen 1 :4 und 1 : 10 eingestellt wird, und daß der für das zweite Losungsmittelgemisch verwendete saure Hydrolysierungskatalysator aus der Gruppe der starken Säuren Salzsäure Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure gewählt wird .56. Continuous process according to claim 51, characterized in that the liquid organic solvent in the first Solvent mixture is ethanol or acetone and is mixed with an equal weight proportion of water, the acidic hydrolysis catalyst for the first solvent mixture from the groups of acids oxalic, maleic, o-phthalic, L-apple, amber, nicotine, salicyl and trifluoroacetic acid and mixtures of a neutral buffer salt of hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid in a mixture with the corresponding strong acid is selected so that the pH of the solvent mixture is adjusted in the range from 1.7 to 2.2, the liquid organic solvent for the second solvent mixture is acetone, which is mixed with water in a ratio of 40 to 60 volumes of acetone to 60 to 40 volumes of water, and the weight ratio of lignocellulose to solvent mixture is set between 1: 4 and 1:10, and that for the second Solvent mixture used acidic hydrolysis catalyst from the group of the strong n acids hydrochloric acid sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid is chosen. 57. Kontinuierliches Verfahren nach Anspruch 56, wobei das Kochen des Lignocelluloserückstandes in dem zweiten Druckbehälter so lange fortgesetzt wird, bis eine Teilverzuckerung von Glucan und eine praktisch vollständige Faserfreisetzung erfolgt sind, gekennzeichnet durch Aufbrechen der Mikrof ibrillen in kristalline Teilchen ohne Faserstruktur und durch die Abwesenheit von amorpher Polyglucose sowie dadurch, daß der mit Lösungsmittel extrahierte und gewaschene Celluloserückstand bis zu einem praktisch wasserfreien Cellulosepulver dehydratisiert wird.57. The continuous process according to claim 56, wherein the boiling of the lignocellulose residue in the second pressure vessel is continued until a partial saccharification of glucan and a practically complete fiber release have occurred, characterized by breaking the microfibrils into crystalline particles without fiber structure and by the absence of amorphous polyglucose and by dehydrating the cellulose residue extracted and washed with solvent to a practically anhydrous cellulose powder. 58. Kontinuierliches Verfahren zum Entlignif izieren von Lignocellulose und praktisch vollständiger Umwandlung des Glucans in Zuckerdehydratations- und Abbauprodukte, dadurch gekennzeichnet daß man - zerkleinerte Lignocellulose durch einen Einlaß in einen Druckbehälter einführt, wobei dieser Behälter wenigstens ein Paar von Ein- bzw. Auslässen an jedem Ende für das Einbringen und Ausbringen von Materialien aufweist und seinen Inhalt unter erhöhtem Druck zu halten vermag, einbringt, - ein angesäuertes wäßrig organisches Losungsmittelgemisch aus 30 bis 70 Teilen Wasser, 70 bis 30 Teilen eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels der Gruppe Aceton und Äthanol und einerSäure der Gruppe der starken Säuren Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Salpetersäure in solcher Menge, daß das pH des Lösungsmittelgemisches in dem Bereich von 1,7 bis 3,5 eingestellt wird, wählt, einbringt, - ein Verhältnis Beschickung zu Losungsmittelgemisch von 1 Teil Lignocellulose zu 10 bis 15 Teilen Losungsmittelgemisch einhält, - dem Behälterinhalt Wärme zuführt, so daß seine Temperatur etwa 210ºC beträgt, während man die zerkleinerte Lignocellulose in Richtung zu dem in einem Abstand von dem Einlaß befindlichen Auslaß bewegt, während man Lösungsmittel im Gegenstrom zu der Fortschreitungsrichtung der Lignocellulose umlaufen läßt, - Losungsmittelgemisch, das Lignin und Zucker gelöst enthält, von einem Auslaß in der Nähe des Einlasses abzieht und frisches aufgeheiztes Losungsmittelgemisch durch einen von diesem Einlaß entfernten Einlaß zuführt, - abgezogenes Losungsmittelgemisch bei Nichtverkokungstemperatur destilliert, um das Äthanol oder Aceton als Kondensat zurückzugewinnen und das Lignin von einem sirupartigen Rückstand zu fällen, und den sirupartigen Rückstand mit dem Kondensat durch den zweiten, vom ersten entfernten Einlaß einführt, - die Lignocellulose der Verzuckerungswirkung des Lösungsmittelgemisches so lange aussetzt, daß praktisch kein fester organir scher Rückstand den vom Einlaß entfernten Auslaß erreicht und so lange, daß die gelösten, aus Cellulose gebildeten Produkte zu Furfuralen von Pentosen und Hexosen dehydratisiert werden, unterwirft, und - eine die Zuckerdehydratationsprodukte enthaltende Flüssigkeit abzieht.58. Continuous process for de-lignifying lignocellulose and practically completely converting the glucan into sugar dehydration and degradation products, characterized in that - introduces shredded lignocellulose through an inlet into a pressure vessel, this vessel having at least a pair of inlets or outlets at each end for the introduction and discharge of materials and capable of holding its contents under increased pressure, - an acidified aqueous organic solvent mixture of 30 to 70 parts of water, 70 to 30 parts of a water-soluble organic solvent from the group acetone and ethanol and an acid from the group of the strong acids hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid in such an amount that the pH of the solvent mixture in the range of 1 , 7 to 3.5 is set, selects, introduces, - maintains a feed to solvent mixture ratio of 1 part lignocellulose to 10 to 15 parts solvent mixture, - adds heat to the contents of the container so that its temperature is about 210 ° C while crushing the lignocellulose towards de m moved at a distance from the inlet while circulating solvents in countercurrent to the direction of advancement of the lignocellulose, solvent mixture containing lignin and sugar dissolved, withdrawing from an outlet near the inlet and freshly heated solvent mixture through one of feeds this inlet distant inlet, distilled stripped solvent mixture at non-coking temperature to recover the ethanol or acetone as condensate and precipitate the lignin from a syrupy residue and introduces the syrupy residue with the condensate through the second inlet removed from the first, which Exposes lignocellulose to the saccharification effect of the solvent mixture for so long that practically no solid organic residue reaches the outlet removed from the inlet and so long that the dissolved products formed from cellulose are dehydrated to furfurals of pentoses and hexoses, and - withdraws a liquid containing the sugar dehydration products. 59. Kontinuierliches Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillation bei solcher Temperatur durchgeführt wird, daß die autolytisch erzeugten flüchtigen organischen Verbindungen Methanol, 2-Furaldehyd und 5-Hydroxymethyl-2-furaldehyd sowie die in Lignocellulose anwesenden organischen Säuren und die autolytisch erzeugten Säuren Essigsäure, Ameisensäure, Milchsäure, Lävulinsäure, Plicatinsäure, Gerbsäure, Weinsäure und Oxalsäure in dem sirupartigen Rückstand bleiben.59. Continuous process according to claim 58, characterized in that the distillation is carried out at such a temperature that the autolytically produced volatile organic compounds methanol, 2-furaldehyde and 5-hydroxymethyl-2-furaldehyde and the organic acids present in lignocellulose and the autolytic generated acids acetic acid, formic acid, lactic acid, levulinic acid, plicatinic acid, tannic acid, tartaric acid and oxalic acid remain in the syrupy residue. 60. lignin niedrigen Molekulargewichts in Pulverform hergestellt nach, dem beanspruchten Verfahren. 60. lignin in low molecular weight in powder form prepared according to the claimed process.
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