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Title:
METHOD AND DEVICE FOR REGENERATING A SOLVENT OF CELLULOSE FROM A SPINNING PROCESS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/234330
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for regenerating a solvent of cellulose in a process for producing shaped cellulose bodies, the method comprising the steps of: starting a continuous process for producing solid shaped cellulose bodies from a cellulose solution which comprises the steps of: i) providing a cellulose solution from dissolved cellulose and a cellulose solvent and preferably a non-solvent, particularly preferably water; ii) shaping the cellulose solution into a desired geometric shape; iii) solidifying the shaped cellulose solution to form shaped cellulose bodies in a coagulation liquid; and iv) washing the shaped cellulose bodies, with shaped-body waste of the cellulose solution in an undesired form accumulating at the start of and/or during the continuous process; collecting the shaped body waste in the undesired form; comminuting the shaped body waste; and extracting solvent from the comminuted shaped body waste.

Inventors:
ZIKELI STEFAN (AT)
ECKER FRIEDRICH (AT)
ZAUNER PHILIPP (AT)
Application Number:
EP2020/064019
Publication Date:
November 26, 2020
Filing Date:
May 20, 2020
Export Citation:
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Assignee:
AUROTEC GMBH (AT)
International Classes:
D01F13/02
Domestic Patent References:
WO1997007268A11997-02-27
WO2001086041A12001-11-15
WO2005113868A12005-12-01
WO2013030400A12013-03-07
WO2009098073A12009-08-13
WO2011124387A12011-10-13
WO2014085836A12014-06-12
WO2003029329A22003-04-10
WO2006000197A12006-01-05
WO2018115443A12018-06-28
WO2002012599A12002-02-14
Foreign References:
CN104711706B2016-10-05
US8932471B22015-01-13
EP18191628A2018-08-30
US5948905A1999-09-07
CN104711706A2015-06-17
US20110226427A12011-09-22
EP0448924A11991-10-02
Other References:
SHAOKAI ZHANG ET AL: "Regenerated Cellulose by the Lyocell Process, a Brief Review of the Process and Properties", 1 January 2018 (2018-01-01), XP055637857, Retrieved from the Internet [retrieved on 20191031]
ZHANG ET AL., BIORESOURCES, vol. 13, no. 2, 2018, pages 4577 - 4592
PEREPELKIN, FIBRE CHEMISTRY, vol. 39, no. 2, 2007, pages 163 - 172
SINGHA, INTERNATIONAL JOURNAL OF MATERIALS ENGINEERING, vol. 2, no. 3, 2012, pages 10 - 16
PARVIAINEN ET AL., RSC ADV., vol. 5, 2015, pages 69728 - 69737
LIU ET AL., GREEN CHEM., 2017
HAURU ET AL., ZELLULOSE, vol. 21, 2014, pages 4471 - 4481
FERNÄNDEZ ET AL., J MEMBRA SCI TECHNOL, 2011, pages 4
HAN ET AL., JOURNAL OF TEXTILE RESEARCH, vol. 29, no. 6, 2008, pages 15 - 19
"Recovery of ionic liquids from wastewater by nanofiltration", JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2011, pages 4 - 8
Attorney, Agent or Firm:
SONN & PARTNER PATENTANWÄLTE (AT)
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Claims:
Patentansprüche :

1. Verfahren zur Regeneration eines Lösungsmittels von Zellu lose bei einem Zelluloseformkörperherstellungsverfahren, umfas send die Schritte

A) kontinuierliches oder diskontinuierliches Verfahren zur Her stellung fester Zelluloseformkörper aus einer Zelluloselösung, welches die Schritte umfasst

i) Zur-Verfügung-Stellen einer Zelluloselösung aus gelöster Zellulose und einem Zellulose-Lösungsmittel und vorzugsweise einem Nicht-Lösungsmittel, insbesondere bevorzugt Wasser, ii) Formen der Zelluloselösung in eine gewünschte geometri sche Form,

iii) Verfestigen der geformten Zelluloselösung zu Zellulose formkörpern in einer Koagulationsflüssigkeit,

iv) Herauslösen oder extrahieren des Lösungsmittels aus den Zelluloseformkörpern durch Nicht-Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser oder wässriges Medium,

wobei während des kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Ver fahrens Formkörperabfälle der Zelluloselösung in einer unge wünschten und optional der gewünschten Form anfallen,

B) Sammeln der Formkörperabfälle der ungewünschten Form und op tional der gewünschten Form,

C) Zerkleinern der optional lösungsmittelhaltigen und/oder nicht lösungsmittelhaltigen Formkörperabfälle aus Schritt B) ,

D) Extrahieren von Lösungsmittel aus den zerkleinerten Formkör perabfällen .

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen der Zelluloselösung in Schritt ii) ein Spinnlösungsextru dieren, oder ein Spinnen zu Fäden, Filamenten oder Folien ist, wobei Formkörperabfälle in ungewünschter Form Verklumpungen der Fäden, Filamente oder Folien sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gewünschte oder ungewünschte Formkörperabfälle nach dem Formen, entweder alleine oder mit festen lösungsmittelhaltigen Zelluloseabfällen, die vor dem Formen oder nach der Zerkleine rung anfallen, gemischt werden und gemeinsam zerkleinert werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Zerklei nern in Schritt C) durch mechanische Krafteinwirkung erfolgt, vorzugsweise in einer Mühle.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zerkleinerung ein Zerkleinerer mit einem Rotor mit hervorstehen den ein oder mehreren Schneidelementen, und eine oder mehrere Gegenkante (n) , wobei die Schneidelemente an den Gegenkanten vor beigleiten, sodass zwischen den Schneidelementen und den Gegen kanten befindliche Formkörper oder Formkörperabfälle zerkleinert werden und die Formkörper oder Formkörperabfälle werden der Zer kleinerung mittels einer Nachdrückeinrichtung kontinuierlich o- der diskontinuierlich den Schneidelementen zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass das Lösungsmittel für Zellulose N-Methylmorpho- lin-N-oxid ist oder ein ionisches Lösungsmittel, vorzugsweise mit einem Ammonium-, Pyrimidium- oder Imidazoliumkation, insbe sondere bevorzugt 1 , 3-Dialkyl-imidazolium, speziell bevorzugt Butyl-3-methyl-imidazolium oder l-Ethyl-3-methyl-imidazolium.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass das Lösungsmittel oder das wässrige Lösungsmit telgemisch der Lösungsmittel-haltigen Wasch- und Schneidflüssig keiten aus Schritt A) iv) und der Lösungsmittel-haltigen, wäss rigen Extraktionsflüssigkeiten aus Schritt D) nach dem Herauslö sen bzw. Extrahieren angereichert wird; vorzugsweise um eine Lö sung des Zellulose-Lösungsmittels, die geeignet ist, Zellulose zu lösen oder zu suspendieren, zu erhalten, oder vorzugsweise in einer Konzentration von mindestens 50% (Masse-%) Lösungsmittel in der Lösung, insbesondere im Fall von N-Methylmorpholin-N-oxid als Lösungsmittel.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anreichern Verdampfen von Nicht-Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, umfasst; oder Kristallisieren des Lösungsmittels, und/oder ein dynamisches Trennverfahren umfasst.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass Koagulationsflüssigkeit, von den Zelluloseformkörpern aus Schritt A) iii) nach Abtransport aus einem Behälter mit Koagulationsflüssigkeit abgetrennt wird und zusammen mit extrahiertem Lösungsmittel aus Schritt D) gesammelt wird .

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass die Koagulationsflüssigkeit in einem Behälter ist und dem Behälter eine Auffangwanne zum Sammeln von durch den Ab transport von Zelluloseformkörpern aus dem Behälter anfallende abtropfende Zellulose-Lösungsmittel zugeordnet ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schritte A) i) bis iv) in einer oder mehreren Spinnanlage (n) durchgeführt werden, wobei aus der Spinnanlage austretende lösungsmittelbeinhaltende wässrige Koagulationsflüs sigkeit über einen Kanal oder einem Kanalsystem gesammelt und zusammen mit dem Lösungsmittel oder wässrigen Lösungsmittelge misch aus Schritt iv) vermengt, der Reinigung, der Aufkonzent rierung und Wiederverwendung zugeführt wird.

12. Vorrichtung zur Regeneration eines Lösungsmittels von Zellu lose bei einem Verfahren zur Herstellung von Zelluloseformkör pern, umfassend eine Spinnmasseherstellungsanlage, Spinnmasse filtrationanlage, Spinnanlage mit einem Extruder, Extrusionspum pen, Wärmetauscher , Extrusionswerkzeuge, Spinndüsen, einem Be hälter für Koagulationsflüssigkeit, welcher nach einem Spalt un ter Extrusionsmitteln, vorzugsweise Spinndüsen, angeordnet ist, einer Abzugsvorrichtung, einer Schneidvorrichtung, ein Fest stoffSammelbehälter für verfestigte Zelluloseformkörper, ein Zerkleinerer für verfestigte Zelluloseformkörper, eine mechani sche Trennanlage zur Trennung von Feststoffen in Flüssigkeiten, eine Anlage zum Ionenaustausch, eine Anlage zum Aufkonzentrieren des wässrigen Zelluloselösungsmittel oder Kombinationen davon.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, weiters umfassend eine oder mehrere Auffangwannen zum Sammeln von wässrigem Lösungsmittel beim Abtransport von gewünschten oder durch Formen in geometri scher Form sich ergebenden Formkörpern oder Zelluloselösung in einer ungewünschten Zelluloseformkörperform aus einem oder meh reren Koagulationsflüssigkeitsbehälter anfallende, im Zuge des kontinuierlichen Prozesses abgetrenntes Zelluloselösungsmittel oder wässriges Zellulose-Lösungsmittel; und/oder mit einem Kanal am Boden zum systematischen Sammeln und Weiterleiten von aus der Spinnmasseherstellungsanlage, Spinnmassefiltrationsanlage, Spinnanlage, aus der Evaporationsanlage ausgetretene lösungsmit telhaltige Flüssigkeit, welche in einen Flüssigkeitssammelbehäl ter führt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, mit einem Evaporator zum Abdampfen von Nicht-Lösungsmittel aus Zellulose-Lösungsmit- tel-haltigen Flüssigkeiten.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, dass die Zerkleinerung mindestens zweistufig ist, vorzugsweise die Schritte Grobzerkleinerung und Feinzerkleine rung umfasst, optional die Zerkleinerung trocken und/oder nass durchgeführt wird, vorzugsweise mit Schlagmühlen, Schleudermüh len mit Sieben mit Öffnungen oder Schneidmaschinen, Reissmaschi nen und/oder Verreibmaschinen, vorzugsweise mit einem Rotor mit hervorstehenden Reib- oder Schneidelementen sowie mit einem Sieb mit Öffnungen, wobei die Reib-, Reiss- oder Schneidelemente über die Sieböffnungen geführt werden.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Regenerieren eines Lösungsmittels von Zellulose aus einem Spinnverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren um Lösungs mittel von Zellulose in einem Spinnverfahren zu regenerieren.

Hintergrund der Erfindung

Unterschiedliche Spinnverfahren zellulosischer Materialien sind bekannt, insbesondere das Viskose-Verfahren und das

Lyocellverfahren . Lyocell ist ein, von der BISFA (The Internati onal Bureau for the Standardization of Man-Made Fibres) vergebe ner generischer Gattungsname für Zellulosefasern, welche aus Zellulose ohne Ausbildung eines Derivates hergestellt werden. Während das Viskose-Verfahren auf einer alkalischen Derivatisie- rung der Zellulose basiert, um diese in eine spinnbare, gelöste Form zu überführen, nutzt das Lyocellverfahren Lösungsmittel von Zellulose ohne diese chemisch zu verändern (siehe Zhang et al . , BioResources 13(2), 2018: 4577-4592 zu einer Zusammenfassung der Unterschiede dieser Verfahren) . Allerdings erfordert das

Lyocellverfahren eine energieintensive Regeneration des Lösungs mittels, welche der Hauptgrund für die hohen Kosten und die ge ringe Wirtschaftlichkeit sind (Perepelkin, Fibre Chemistry

39(2), 2007: 163-172). Beispielsweise schlägt US 8,932,471 einen dreistufigen Verdampfungsprozess vor, um aus einer im Spinnpro zess anfallenden lösungsmittelhaltigen Flüssigkeit Wasser abzu dampfen, um die lösungsaktive Substanz (N-Methylmorpholin-N- oxid; kurz NMMO oder NMMNO) anzureichern, sodass das erhaltene Gemisch erneut zur Lösung von Zellulose verwendet werden kann. Diese Verdampfung ist äußert energieintensiv.

Eine Zusammenfassung des Lyocellverfahrens ist in Singha, International Journal of Materials Engineering 2012, 2(3) : 10-16 zu finden. Kurz, das Verfahren umfasst die Schritte Lösen von Zellulose aus einem zellulosischen Brei, z.B. Holzbrei. Als Lö sungsmittel kann eine NMMO-Wassergemisch verwendet werden, wobei der NMMO-Anteil 76-78% für ein Auflösen bei 70°C-90°C betragen sollte. Die erhaltene Zelluloselösung wird filtriert, durch ei nen Extrusionsprozess in ein Spinnbad (Bad aus einem NMMO-Wasser Gemisch mit einem NMMO-Anteil unter der Lösungsgrenze für Zellu lose) versponnen, die auskoagulierte Zelluloselösung wird gewa schen, getrocknet und zu Fasern der gewünschten Länge geschnitten. Aus dem Spinn- und Waschprozessen anfallendes Lö sungsmittel wird gereinigt (Filtern, Ionenaustausch) und durch Verdampfen des hohen Wasseranteils auf eine NMMO-Konzentration gebracht, sodass das Gemisch erneut zum Lösen von Zellulose ge eignet ist. Zum Ersatz nicht regenerierten NMMOs wird neues NMMO zugesetzt .

Zusammenfassung der Erfindung

Ein Problem bei den bisherigen Verfahren ist, dass die Rege neration von Lösungsmittel nicht vollständig ist. Zudem ist es ein Problem, dass im Lyocellverfahren diverse Stationen vorhan den sind, in denen Lösungsmittel verloren gehen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbes sertes Verfahren mit effizienterer Regeneration des Zelluloselö sungsmittels vorzusehen. Insbesondere soll die Rückführung des wässrigen Lösungsmittels von Zellulose erreicht werden, damit die Wirtschaftlichkeit von Zellulosefaserherstellungsprozessen verbessert wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren oder zur Regeneration eines Lösungsmittels von Zellulose bei einem Zelluloseformkörperherstellungsverfahren, umfassend die Schritte

A) kontinuierliches oder diskontinuierliches Verfahren zur Her stellung fester Zelluloseformkörper aus einer Zelluloselösung, welches die Schritte umfasst

i) Zur-Verfügung-Stellen einer Zelluloselösung aus gelöster Zellulose und einem Zellulose-Lösungsmittel und vorzugsweise weiters einem Nicht-Lösungsmittel, insbesondere bevorzugt Wasser,

ii) Formen der Zelluloselösung in eine gewünschte geometri sche Form,

iii) Verfestigen der geformten Zelluloselösung zu Zellulose formkörpern in einer Koagulationsflüssigkeit,

iv) Herauslösen oder Extrahieren des Lösungsmittels aus den Zelluloseformkörpern,

wobei während des kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Ver fahrens Formkörperabfälle der Zelluloselösung in einer unge wünschten und optional der gewünschten Form anfallen,

B) Sammeln der Formkörperabfälle der ungewünschten Form und op tional der gewünschten Form,

C) Zerkleinern der Formkörperabfälle aus Schritt B) , D) Extrahieren von Lösungsmittel aus den zerkleinerten Formkör perabfällen .

Die Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung zur Durch führung dieses Verfahrens. Z.B. betrifft die Erfindung eine Vor richtung zur Regeneration eines Lösungsmittels von Zellulose bei einem Verfahren zur Herstellung von Zelluloseformkörper, umfas send eine Spinnanlage mit einem Extruder, einem Behälter für Ko agulationsflüssigkeit, welche nach einem Spalt unter dem Extru der angeordnet ist und einer Abzugsvorrichtung für verfestigte Zelluloseformkörper aus dem Behälter, ein FeststoffSammelbehäl ter für verfestigte Zelluloseformkörper und ein Zerkleinerer für verfestigte Zelluloseformkörper. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Vorrichtung zum Sammeln und Zerkleinern der ver festigten Zelluloseformkörper und zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens.

Alle Aspekte, Vorrichtung und Verfahren, werden im Folgenden gemeinsam näher erläutert, wobei sich die näheren Details stets auf beide Aspekte beziehen: Beschreibungen des Verfahrens oder von Verfahrensschritten beziehen sich auf die Vorrichtung im Sinne von Vorrichtungsteilen für diese Verfahren oder Schritte; Beschreibungen der Vorrichtung beziehen sich auch auf Mittel zur Durchführung des Verfahrens.

Figurenbeschreibung

Figur 1 zeigt Anfall-Orte der lösungsmittelhaltigen Abfall ströme im Lyocell-Prozess .

Figur 2 zeigt Stückgut eines Mischabfalls nach dem Vorzer kleinerungsschritt. Maße in cm.

Figur 3 zeigt Zellulose-Abfallprodukt nach der Extraktion des Lösungsmittels und nach Entwässerung.

Figur 4 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Lö sungsmittel-Rückführungsverfahrens .

Figur 5 illustriert die NMMNO-GeSamtbilanz einer Lyocell- Produktionsanlage .

Figur 6 zeigt einen Zerkleinerer.

Figur 7 zeigt einen Rotor mit Schneidelementen eines Zer kleinerers .

Figur 8 zeigt einen Rotor mit spiralförmigem Zerkleinerer (a) , einen Rotor mit gezahnten Schneidkanten und eine dazu ge gengleiche gezahnte Gegenkante (b) und eine seitliche Ansicht der Positionierung des Rotors gegenüber den Gegenkanten in einem Zerkleinerer (b) .

Figur 9 zeigt Siebe für einen Zerkleinerer.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die Lösungsmittel von Zellulose sind vergleichsweise sehr teuer und müssen daher über intensive KreislaufSchließungen in den Prozess zurückgeführt werden. Obwohl das Lyocell Verfahren seit vielen Jahren erfolgreich zur Herstellung von Zellulosepro dukten eingesetzt wird, sind hohe Rückgewinnungsraten von >

99,5% notwendig, um ökonomische und ökologische Belange einhal- ten und erreichen zu können. Zusätzliche Erhöhungen der Rückge winnungsrate des Lösungsmittels, selbst im geringen Maßstab über das übliche hinaus, sind bereits ein wesentlicher Vorteil.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Lösungsmittel von Zellulose gesammelt und regeneriert. In einem Zelluloseform körperherstellungsverfahren, wie dem Lyocellverfahren, fallen an diversen Schritten Abfälle, die noch Lösungsmittel enthalten, an. Diese Abfälle können Flüssigkeiten oder Feststoffe (Formkör perabfälle) sein. Aus den Formkörperabfällen können Flüssigkei ten mit Lösungsmittel extrahiert werden, welche gemeinsam mit den direkten Flüssigkeitsabfällen des Lyocellverfahrens (oder dergleichen) behandelt werden, um das Lösungsmittel für eine er neute Verwendung im Verfahren zu sammeln oder zu regenerieren.

Formkörper werden üblicherweise kontinuierlich hergestellt. Ebenso ist die diskontinuierliche Vorgehensweise. Insbesondere beim Starten eines kontinuierlichen Verfahrens fallen viele Formkörperabfälle an, die erfindungsgemäß gesammelt und behan delt werden. Ein Verfahren zur Herstellung fester Zelluloseform körper aus einer Zelluloselösung, wie das Lyocellverfahren, um fasst folgende Schritte:

i) Zur-Verfügung-Stellen einer Zelluloselösung aus gelöster Zellulose und eines Zellulose-Lösungsmittels und vorzugs weise einem Nicht-Lösungsmittel, insbesondere bevorzugst Wasser,

ii) Formen der Zelluloselösung in eine gewünschte geometri sche Form,

iii) Verfestigen der geformten Zelluloselösung zu Zellulose formkörpern in einer Koagulationsflüssigkeit,

iv) Herauslösen oder extrahieren des Lösungsmittels aus den Zelluloseformkörpern, z.B. durch Nicht-Lösungsmittel, vor zugsweise Wasser oder wässriges Medium, und optional Waschen der Zelluloseformkörper.

Dies sind die wesentlichen Schritte. Weitere Details können aus der eingangs zitierten Literatur und der folgenden detaillierten Beschreibung entnommen werden. Z.B. wird üblicherweise die Zel luloselösung durch Extrudieren aus einem Extruder und Strecken in einem Gasspalt zwischen Extruder der Koagulationsflüssigkeit geformt. Das Formen oder Extrudieren wird auch als „Spinnen" be zeichnet, insbesondere wenn Fasern oder Filamente als Formkörper erhalten werden sollen. Die vorliegende Erfindung ist allerdings nicht auf Fasern oder Filamente eingeschränkt und alle erfin dungsmäßigen Aspekte, die für diese Formkörper beschrieben wer den, gelten auch für andere Formkörper, wie Folien, Vliese oder Hohlschläuche .

Diese beschriebenen Formkörper und alle verfahrensgemäßen Vor- und Zwischenprodukte dieser Formkörper werden in dem erfin dungsgemäßen Verfahren als gewünschte geometrische Form bezeich net .

Alle Formkörper, die nicht einer gewünschten geometrischen Form entsprechen und sich im Produktionsverfahren dieser Zellu loseformkörper nicht in eine gewünschte geometrische Form über führen lassen, werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren als un gewünschte geometrische Form bezeichnet.

Die Art des Formkörpers wird durch die Form und Art der Extrusionsdüse und deren Öffnungen bzw. deren Anordnung be stimmt. Beispielsweise kann die gewünschte Form Filamente sein, welche eine homogene Dicke aufweisen sollten, z.B. in einem To leranzbereich von +/- 10% oder weniger.

Die erfindungsgemäße Rückgewinnung des Lösungsmittels in späteren Schritten ist davon unabhängig. Die geformte Zellulose lösung kann aus der Koagulationsflüssigkeit über eine Abzugsvor richtung, beispielsweise wie in WO 2013/030400 Al beschrieben, ausgetragen werden. Im Koagulationsflüssigkeitsbehälter kann da bei ein Umlenken der abgezogenen koagulierten Zelluloselösung (Formkörper) vorgenommen werden, z.B. wie in EP 18191628.9 be schrieben .

Insbesondere beim „Anfahren" oder „Starten" des Verfahrens fallen vermehrt Formkörperabfälle, also verfestigte oder koagu lierte Zelluloselösung in ungewünschter Form an. Auch beim kontinuierlichen Betrieb können stets derartige Abfälle anfal len, die zu Unterbrechungen der Abfuhr der (gewünschten) Zellu loseformkörper führt. Die Formkörperabfälle (der ungewünschten Form) werden üblicherweise gesammelt, z.B. in einem Behälter wie einem Korb, dann zerkleinert, z.B. in einem Zerkleinerer. Lö sungsmittel kann dann aus den zerkleinerten Formkörperabfällen extrahiert werden. Das Extrahieren kann durch Auswaschen oder mechanisches Quetschen oder Kneten, vorzugsweise durch Kombina tion von Auswaschen mit Quetschen oder Kneten, der zerkleinerten Formkörperabfälle erfolgen. Quetschen oder Kneten kann bei spielsweise in einer Schnecke vorgenommen werden, welche auch die Formkörperabfälle zugleich zerkleinern kann.

Für diese Schritte liefert die Erfindung auch eine Vorrich tung zur Regeneration eines Lösungsmittels von Zellulose bei ei nem Verfahren zur Herstellung von Zelluloseformkörper. Diese kann eine Spinnmasseherstellungsanlage, Spinnmassefiltrationan lage, Spinnanlage mit einem Extruder, Extrusionspumpen, Wärme tauscher, Extrusionswerkzeuge, Spinndüsen, einen Behälter für Koagulationsflüssigkeit, welche nach einem Spalt unter dem

Extruder Extrusionsmitteln, vorzugsweise Spinndüsen, angeordnet ist, eine Abzugsvorrichtung, einer Schneidvorrichtung, ein Fest stoffSammelbehälter für verfestigte Zelluloseformkörper, einen Zerkleinerer für verfestigte Zelluloseformkörper, eine mechani sche Trennanlage zur Trennung von Feststoffen in Flüssigkeiten, eine Anlage zum Ionenaustausch, eine Anlage zum Aufkonzentrieren des wässrigen Zelluloselösungsmittels oder Kombinationen davon umfassen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Spinnanlage mit einem Extruder, einem Behälter für Koagulationsflüssigkeit, welche nach einem Spalt unter dem Extruder angeordnet ist und eine Abzugsvorrichtung für verfestigte Zelluloseformkörper aus dem Behälter. Diese Vorrichtungsteile werden im Folgenden weiter erläutert .

Vorzugsweise wird ein FeststoffSammelbehälter für verfes tigte Zelluloseformkörper und ein Zerkleinerer zum Zerkleinern von verfestigten Zelluloseformkörpern vorgesehen. Die Vorrich tung kann weiters einen Extraktor zum Extrahieren des Lösungs mittels aus den Formkörperabfällen aufweisen. Ebenso kann eine Waschanlage für Formkörper (auch für Abfälle, aber insbesondere für gewünschte Formkörper) vorgesehen werden.

Die zur Extraktion vorgesehenen Zelluloselösungen werden üblicherweise zunächst aus einer Suspension in einem Mischer hergestellt, z.B. wie in WO 2009/098073 Al, WO 2011/124387 Al o- der US 5,948,905 beschrieben. Üblicherweise wird Zellulose aus Holz oder Zellstoff gewonnen, aber auch andere Quellen sind mög lich. Die Zellulose wird zerkleinert und anschließend mit einem Lösungsmittel und Wasser vermischt. Im Anschluss an die kontinu ierliche Suspensionsherstellung wird unter Vakuum und erhöhter Temperatur ein Teil des Wassers aus der Suspension entfernt. So bald der Wassergehalt ausreichend gesunken ist, löst sich die Zellulose durch das Lösungsmittel auf und bildet eine für den Formgebungsprozess geeignete Lösung (auch Spinnlösung oder

Extrusionslösung genannt) , welche filtriert und anschließend ge formt wird, z.B. in der Faserherstellung, durch den Extruder (z.B. Spinndüsen) gepresst wird. Die so geformten Formkörper werden in einem Bad mit Koagulationsflüssigkeit (üblicherweise Wasser, oder Wasser mit Lösungsmittel unter der zur Lösung er forderlichen Konzentration) ausgefällt. Erfindungsgemäß wird vorzugsweise underivatisierte Zellulose verwendet (Lyocell), also keine Viskose. Auch in der Extrusionslösungsherstellung kann es bereits zur Bildung von Abfällen kommen, welche sich z.B. in Filtern ansammeln. Ein Filter ist beispielsweise in WO 2014/085836 Al beschrieben. Derartige Abfälle können fest (Zel lulosesuspension oder verfestigte Lösung) oder flüssig (Zellulo selösung, z.B. bei Spülströmen im Filter) sein.

Das Lösungsmittel (auch „Lösungsvermittler" oder „Zellulose- Lösungsmittel) ist ein Mittel um Zellulose zu lösen. Üblicher weise werden hierbei hohe Temperaturen eingesetzt z.B. 70°C oder mehr, insbesondere 75°C oder mehr oder 78°C oder mehr. Meist wird es mit einem Nicht-Lösungsmittel, also einer Substanz, die Zellulose nicht auflösen kann, gemischt, wobei die Mischung wei terhin zum Auflösen von Zellulose geeignet ist. Hierbei werden u.a. hohe Anteile des Lösungsmittels in der Mischung notwendig, z.B. 60% (Masse-%) oder mehr - je nach Lösungsmittel kann dies unterschiedlich sein und der Anteil leicht in Lösungsversuchen von einem Fachmann festgestellt werden.

Als Zelluloselösung im erfindungsgemäßen Verfahren kommt ein Extrusionsmedium für den Formungsprozess zum Einsatz. Die Zellu losekonzentration wird in für Lyocellverfahren üblichen Größen gewählt. So kann die Zellulosekonzentration in der Zelluloselö sung (zur Verfügung gestellt in Schritt i) 4% bis 23%, vorzugsweise 6% bis 20%, insbesondere 8% bis 18% oder 10% bis 16%, sein (alle %-Angaben in Masse-%) .

Vorzugsweise ist das Lösungsmittel ein tertiäres Aminoxid (Amin-N-oxid) , insbesondere bevorzugt N-Methylmorpholin-N-oxid . Es kann alternativ oder zusätzlich ein ionisches Lösungsmittel sein. Derartige ionische Lösungsmittel sind beispielsweise in WO 03/029329; WO 2006/000197 Al; Parviainen et al . , RSC Adv., 2015, 5, 69728-69737; Liu et al . , Green Chem. 2017, DOI :

10.1039/c7gc02880f ; Hauru et al . , Zellulose (2014) 21:4471-4481; Fernändez et al . J Membra Sei Technol 2011, S:4; etc. beschrie ben und enthalten vorzugsweise organische Kationen, wie z.B. Am monium-, Pyrimidium- oder Imidazoliumkationen, vorzugsweise 1,3- Dialkyl-imidazolium Salze, wie Halogenide. Wasser wird auch hier vorzugsweise als Nicht-Lösungsmittel von Zellulose verwendet. Besonders bevorzugt ist eine Lösung von Zellulose und Butyl-3- methyl-imidazolium (BMIM) , z.B. mit Chlorid als Gegenion

(BMIMC1), oder l-Ethyl-3-methyl-imidazolium (auch vorzugsweise als Chlorid, Acetat oder Diethylphosphat ) oder l-hexyl-3-methyl- imidazolium oder 1-hexyl-l-methylpyrrolidinium (vorzugsweise mit einem bis (trifluoromethylsulfonyl) amid Anion), und Wasser. Wei tere ionische Lösungsmittel sind 1 , 5-Diazabicyclo [ 4.3.0 ] non-5- enium, vorzugsweise als Acetat; l-Ethyl-3-methylimidazoliu- macetat, 1, 3-Dimethylimidazolium-acetat , l-Ethyl-3-methylirnida- zolium-chlorid, l-Butyl3-methylimidazolium-acetat , l-Ethyl-3-me- thylimidazolium-diethylphosphat , l-Methyl-3- methylimidazolium- dimethylphosphat , l-Ethyl-3-methylimidazolium-formiat , 1-Ethyl- 3-methylimidazolium-octanoat , 1 , 3-Diethylimidazolium-acetat und l-Ethyl-3-methylimidazolium-propionat .

Flüssigkeiten oder Feststoffe mit Lösungsmittel fallen in diversen Stadien des Lyocellverfahrens (od. dgl . ) an. Aus diesen soll das Lösungsmittel gesammelt, extrahiert und/oder regene riert werden, damit es dem Lyocellverfahren wieder als Mittel zum Auflösen von Zellulose dienen kann. Dazu muss das Lösungs mittel nicht als Reinstoff erhalten werden. Eine Mischung aus Lösungsmittel und Nichtlösungsmittel , die geeignet ist, Zellu lose zu lösen, ist ausreichend. Ein derartiges Aufkonzentrierten des Lösungsmittels kann auch als Teil des Regenerierens des Lö sungsmittels angesehen werden. Ziel ist es das Lösungsmittel möglichst vollständig im Verfahren zu belassen, und Verluste zu verhindern. Insbesondere ein Ziel ist es, über 99%, insbesondere über 99,5%, (alle Masse-%) Lösungsmittel im Prozess zu halten.

Lösungsmittelhaltige Stoffe sind insbesondere (vgl. Fig. 1) :

(1) Zellulosesuspensionen, z.B. aus Resten der Zelluloselösungs herstellung,

(2) Zelluloselösungen, z.B. aus Filtern,

(3) auskoagulierte Zelluloselösungen, z.B. Formkörperabfälle in unerwünschter Form, welche insbesondere beim Starten des Verfah rens anfallen,

(4) Zelluloseformkörper in endloser Form, z.B. nach dem Formen, welche gewaschen werden, um Lösungsmittel hieraus zu extrahie ren,

(5) Zelluloseformkörper in geschnittener Form, z.B. nach dem Formen und Schneiden, welche gewaschen werden um Lösungsmittel hieraus zu extrahieren,

(6) lösemittelhaltige Abwässer, welche in diversen Stadien an fallen, z.B. als Koagulationsflüssigkeit, welche mit den Form körpern aus dem Koagulationsflüssigkeitsbehälter ausgetragen werden, Spritzflüssigkeiten, Waschflüssigkeiten (beim Waschen der gewünschten Formkörper) , Extraktionsflüssigkeiten der Be handlung der festen Abfälle. Derartige Verluste entstehen bei spielsweise durch ein Abtropfen von den Formkörpern. Um dies zu Verhindern oder Minimieren, kann eine Auffangwanne zum Sammeln dieser Verluste vorgesehen werden. Dies kann auch in der Form eines vom Nicht-Lösemittelhaltigen Abwasser getrennten Kanalnet zes ausgeführt werden, sowohl limitiert für den Bereich des Aus waschens, als auch für den gesamten Verfahrensbereich ausge führt, in dem Lösemittel eingesetzt wird.

Alle in (1) bis (5) beschriebenen Zelluloseformkörper können sowohl in gewünschter Form (z.B. als regulärer Formkörper bei einer Faserproduktion) als auch in ungewünschter Form (z.B. als Abfallmaterial) Vorkommen. Die Unterscheidung zwischen Produkt und Abfall kann dabei willkürlich getroffen werden, je nach Qua- litätskriterien für die gewünschten Produkte (verfahrensstörende Verklumpungen werden in der Regel immer als Abfall angesehen) o- der nach Verfahrensökonomie (Verschnitt) . Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich vorzugsweise durch folgende Merkmale aus :

Vorzugsweise werden die Feststoffabfälle aus (1) Zellulose suspensionen, (2) Zelluloselösungen, (3) auskoagulierten Zellu loselösungen, z.B. Formkörperabfälle in unerwünschter Form, (4) Zelluloseformkörper in endloser Form - sofern als Abfall vorhan den -, (5) Zelluloseformkörper in geschnittener Form - sofern als Abfall vorhanden -, mit dem Ziel der gemeinsamen Weiterver arbeitung gesammelt. Sofern von (4) und (5) keine Feststoffe verworfen werden, kann die Extraktions- und/oder Waschflüssig keit aus ihrer Behandlung gesammelt werden.

Gegebenenfalls kann die Klebrigkeit, z.B. der Zellulosesuspensi onen (1), durch Behandlung mit Nicht-Lösungsmittel, z.B. Wasser, vor der weiteren Verarbeitung (insb. Zerkleinerung) reduziert werden .

Feste Abfälle können durch deren Verarbeitung zu flüssigen Abfällen führen und die Verarbeitung flüssiger Abfälle kann zu festen Abfällen führen. So wird aus festen Abfällen Lösungsmit tel ausgewaschen, extrahiert oder ausgelaugt. Die dabei anfal lenden lösungsmittelhaltigen Flüssigkeiten (Wasch- oder Extrak tionsflüssigkeiten) werden der Regeneration aus flüssigen Abfäl len zugeführt. Flüssige Abfälle mit ausreichend hoher Zellulose menge können ausgefällt werden (z.B. aus (2), z.B. wie in

CN104711706 beschrieben) und somit zu lösungsmittelhaltigen fes ten Abfällen führen, welche wiederum der erfindungsmäßigen Fest stoffaufbereitung zugeführt werden, um daraus Lösungsmittel aus zuwaschen oder zu extrahieren (was wiederum zu flüssigen Abfäl len führt) . Erst wenn ausreichend, nahezu komplett Lösungsmittel aus Feststoffen entfernt wurde, können diese entsorgt werden. Gleiches gilt für Flüssigkeiten oder Fluide ohne Lösungsmittel (z.B. Wasserdampf beim Abdampfen zur Anreicherung von Lösungs mittel in der verbleibenden Flüssigkeit) , welche entsorgt oder anderweitig im Lyocellprozess verwendet werden können.

Die festen lösungsmittelhaltigen Abfälle können diverse For men haben. Fallen sie aus den Zellulosesuspensionen oder Lösun gen vor dem Formen an (z.B. in einem Filter), so kann Zellulose aus diesen Medien abgeschieden werden (durch Mischen mit Nicht lösungsmittel und/oder Abkühlen) . Dies führt meist zu feinen fa serigen Abfällen. Beim Formen können Verklumpungen auftreten, insbesondere beim Starten oder Anfahren des kontinuierlichen Extrusionsvorgangs. Vorzugsweise ist das Formen der Zelluloselö sung in eine gewünschte geometrische Form ein Spinnen zu Fäden oder Filamenten. Dabei können die Formkörperabfälle in unge wünschter Form Verklumpungen der Fäden oder Filamente sein.

Weitere feste Abfälle sind Schnittabfälle der Formkörper, auch wenn diese zunächst in gewünschter Form geformt wurden.

Erfindungsgemäß können diverse Formkörperabfälle aus diesen unterschiedlichen Verfahrensabschnitten gemischt werden. Vor zugsweise werden feste lösungsmittelhaltige Abfälle aus auskoa gulierten Zelluloselösungen oder -Suspensionen vor dem Formen mit Formkörperabfällen nach dem Formen, z.B. die Verklumpungen oder auch Formkörper in gewünschter Form, gemischt. Das Mischen bewirkt, dass die Effizienz der Zerkleinerung gesteigert wird, also die zur Zerkleinerung vorgesehenen festen Abfälle leichter verarbeitet und somit schneller die gewünschte zerkleinerte Größe erreichen bzw. es zu weniger Störungen oder Verklumpungen im Zerkleinerer kommt. Insbesondere Formkörper in gewünschter Form, wie Zellulosefasern, sind oft schwer zu zerkleinern. Die Konzentration dieser Anteile wird durch Mischen mit anderen fes ten Abfällen erniedrigt, wodurch der Zerkleinerer leichter mit den gemischten Abfällen umgehen kann. Mischverhältnisse von zwei Teilen Zelluloseformkörper-Abfällen (nach dem Formen, vorzugs weise mit Abfällen in gewünschter Form) zu einem Teil oder mehr Teilen fester Abfälle vor dem Formen, d.h. die vor dem Formen anfallen (aus Zellulosesuspensionen oder Zelluloselösungen) , zeigen einen positiven Effekt durch effizientere Zerkleinerung. Mischungen von einem Teil Zelluloseformkörper-Abfällen zu zwei Teilen oder mehr festen Abfällen, die vor dem Formen anfallen, ist besonders bevorzugt und hat sich als besonders effizient er wiesen. Die gesammelten Feststoffabfälle werden mit einem Zer kleinerungsapparat behandelt, um die Korngröße zu verringern. Dabei können die gesammelten Feststoffabfälle separat behandelt werden (z.B. nach Trennung oder Siebung) oder die gesammelten Feststoffabfälle können in Kombination behandelt werden. Dabei können die in Kombination behandelten Feststoffabfälle gezielt in Mischung behandelt werden oder die in Kombination behandelten Feststoffabfälle können gezielt in Folge behandelt werden.

Die Zerkleinerung kann einstufig oder mehrstufig (mittels Vorzerkleinerer und/oder Nachzerkleinerer) durchgeführt werden.

Vorzugsweise erfolgt Zerkleinern in Schritt C) mit einer Schneidmühle. Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass eine Mühle mit einem Schneidelement besonders geeignet ist, die Formkörper abfälle und auch andere feste lösungsmittelhaltige Abfälle zu zerkleinern, ohne dabei so viel Reibenergie einzubringen, dass sich das feste Medium signifikant erwärmt. Gleichzeitig ist die punktuelle mechanische Krafteinwirkung durch das Schneidelement hoch genug um auch zähe und faserige Abfälle effektiv zu zer kleinern .

Vorzugsweise wirkt das Schneidelement gegen ein Gegenstück, wie ein Stator oder ein weiteres Schneidelement, sodass die Ab fälle zwischen den Elementen geschnitten werden.

Bevorzugt ist eine schneidende Zerkleinerung. Besonders bevor zugt hat die Schneidmühle einen Rotor mit hervorstehenden

Schneidelementen, sowie ein Sieb mit Öffnungen, wobei die

Schneidelemente in die Sieböffnungen eingreifen. Das Sieb wirkt als Gegenstück mit Gegenkanten und durch das Eindringen der Schneidelemente in die Öffnungen wird dazwischen befindlicher fester Abfall zerkleinert und ggf. durch die Öffnungen gedrückt. Die Öffnungen können einem Stator oder alternativ in einer wei teren Rotorwelle sein. Andere Siebe können verwendet werden, um die Korngröße des zerkleinernden Materials zu steuern. Z.B. kann ein Sieb den Abtransport von Material steuern. Nur Material, das durch Sieböffnungen passt, wird abtransportiert; größeres Mate rial bleibt im Einflussbereich der Schneidelemente und wird wei ter zerkleinert. Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, dass durch ein derartiges Sieb eine besonders effiziente Zerkleinerung der zellulosischen Abfälle aus dem Lyocellverfahren möglich ist.

Speziell bevorzugt ist ein Zerkleinerer mit einem Rotor mit hervorstehenden ein oder mehreren Schneidelementen, und eine o- der mehrere Gegenkante (n) , wobei die Schneidelemente an den Ge genkanten vorbeigleiten, sodass zwischen den Schneidelementen und den Gegenkanten befindliche Formkörper oder Formkörperab fälle zerkleinert werden. Vorzugsweise sind die Schneidkanten und/oder die Gegenkante gezahnt. Die Zahnspitze wird vorzugs weise durch Kanten in einem Winkel von 160° bis 30° gebildet. Vorzugsweise wird ein Sieb nahe und/oder unterhalb des Rotors vorgesehen, um die Größe des geschnittenen Materials zu steuern. Weiters bevorzugt ist, wenn der Rotor mit hervorstehenden Reib oder ein oder mehreren Schneidelementen aufweist, und eine oder mehrere Gegenkante (n) , wobei die Schneidelemente an den Gegen kanten vorbeigleiten, sodass zwischen den Schneidelementen und den Gegenkanten befindliche Formkörper oder Formkörperabfälle zerkleinert werden. Die Formkörper oder Formkörperabfälle können der Zerkleinerung mittels einer Nachdrückeinrichtung kontinuier lich oder diskontinuierlich den Schneidelementen zugeführt werden. Insbesondere bevorzugt sind die Schneidelemente dreieck förmig oder zahnförmig. Weiters wird bevorzugt, dass die Reib oder Schneidelemente zueinander versetzt am Rotor angebracht werden. Diese vorzugsweisen Elemente und insbesondere ihre Kom bination führen zu einem äußerst geeigneten Verfahren. Ein der artiger Zerkleinerer ist beispielsweise der Schredder „Antares" der Firma Lindner Recyclingtech GmbH, der ursprünglich zur Holz zerkleinerung entwickelt wurde. Überraschenderweise ist er opti mal zur Zerkleinerung der pastösen festen Abfälle aus dem

Lyocellverfahren .

Vorzugsweise werden die Formkörper und andere feste Abfälle (auch die vor dem Formen) zu einer Größe (maximale Dimension der Partikel) von 20 mm oder weniger, vorzugsweise 15 mm oder weni ger, zerkleinert. Beispielgrößen sind 10 mm bis 20 mm.

Gegebenenfalls kann ein Nachzerkleinerer verwendet werden, der die Formkörper und andere feste Abfälle zu einer Größe von 10 bis 15 mm oder weniger, vorzugsweise von 10 mm oder weniger, zerkleinert. Der Nachzerkleinerer kann abgesehen von der Größe der Zerkleinerung ähnlich oder gleich gestaltet sein wie die Vorstufe .

Vorzugsweise wird im Zerkleinerungsschritt dem Zerkleinerer Wasser oder wässriges Medium zugeführt. Hiermit kann eine Ex traktion oder ein Herauslösen von Zellulose-Lösungsmittel aus den Formkörpern auch bereits im Zerkleinerer stattfinden.

Weitere vorzugsweise Merkmale des Zerkleinerers sind unten in Teil (b) „Zerkleinerung der Abfallstoffe", insbesondere unter Verweis auf Fig. 6-9, erläutert. Die zerkleinerten Feststoffe werden direkt in einen Extraktionsbehälter (z.B. Becken) einge führt. Alternativ können die zerkleinerten Feststoffe temporär zwischengelagert werden. Vorzugsweise werden alle zerkleinerten Feststoffe, ohne Beachtung des ursprünglichen Anfallorts (1) bis (5), gemeinsam einem Extraktionsbehälter (z.B. Becken) zuge führt .

Vorzugsweise findet die Extraktion beim Rühren, z.B. unter Ein satz eines Rührers, statt. Das Feststoff-Flüssig-Gemisch wird mit einer Pumpe zur Entwässerung geführt.

Die Entwässerung und Extraktion können in Kombination stu fenweise eingesetzt werden. Dies kann durch je eine oder mehrere Extraktions- und Entwässerungsstufe vorgenommen werden. Vorzugs weise wird Wasser zur Extraktion verwendet. Vorzugsweise wird bei der Extraktion das nötige Nicht-Lösungsmittel, z.B. Wasser, im Gegenstrom zum Feststoff-Flüssig-Gemisch aus dem extrahiert werden soll, geleitet.

Vorzugsweise werden alle flüssigen Abfälle gesammelt, um im erfindungsgemäßen Verfahren weiter verarbeitet zu werden.

Lösungsmittelhaltige Flüssigkeit fällt in diversen Schritten an und kann kombiniert verarbeitet werden. Vorzugsweise wird Ko agulationsflüssigkeit, welche von den Zelluloseformkörpern aus Schritt A) iii) nach Abtransport aus einem Behälter mit Koagula tionsflüssigkeit abgetrennt wird, z.B. durch Abtropfen oder Ab pressen von den Zelluloseformkörpern, zusammen mit extrahiertem Lösungsmittel aus Schritt D) gesammelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat dazu einen Kanal (z.B. offene Rinne oder geschlossenes Rohr) am Boden zum Sammeln und Weiterleiten von aus der Spinnanlage ausgetretener Koagulations flüssigkeit, welche in einen Flüssigkeitssammelbehälter oder ei nen Evaporator für Zellulose-Lösungsmittel-haltige Flüssigkeiten führt. Dieser Kanal ist vorzugsweise durch eine begehbare aber flüssigkeitsdurchlässige Abdeckung abgedeckt, damit der Kontakt von Bedienpersonal der Lyocellanlage mit der lösungsmittelhalti gen Flüssigkeit minimiert wird. Eine solche Abdeckung ist bei spielsweise ein Gitter.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die flüssigen Abfälle so weiterverarbeitet, dass das darin enthaltene Lösemit tel in seiner ursprünglichen - oder zumindest für das Lyocell- Verfahren ausreichender - Reinheit wiedergewonnen werden kann und somit dem Prozess wieder beigeführt werden kann.

Vorzugsweise werden die flüssigen Abfälle in einem Gefäß gesam melt, um gemeinsam diesem Verfahren unterzogen zu werden. Das Ziel ist es, das Lösemittel möglichst vollständig dem Lyocell- Verfahren wieder zurückzuführen.

Als ersten Schritt können die flüssigen Abfälle filtriert werden, um feste Rückstände zu entfernen (US 2011/0226427 Al) und/oder einem Ionenaustausch zugeführt werden, um schädliche Ionen, z.B. Eisen oder Kupferionen, zu entfernen (siehe z.B. Han et al . , Journal of Textile Research 29(6), 2008, 15-19). NMMO- Abbauprodukte wie NMM (N-Methylmorpholin) können durch Oxidation entfärbt werden bzw. zu NMMO regeneriert werden. Ein geeignetes Verfahren zur Oxidation ist in WO 2018/115443 Al beschrieben.

Eine effiziente Aufbereitung lösungsmittelhaltiger Flüssigkeiten wird erfindungsgemäß durch kombinierte Weiterver arbeitung (z.B. Reinigung, insb. Anreicherung des Lösungsmit tels) erzielt.

Vorzugsweise erfolgt erfindungsgemäß ein Anreichern des Lösungs mittels der Lösungsmittel-haltigen Wachflüssigkeiten aus Schritt A) iv) und der Lösungsmittel-haltigen Extraktionsflüssigkeiten aus Schritt D) - d.h. nach dem Waschen, Herauslösen bzw. Extra hieren. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung können dazu Ver dampfer, Mikro- oder Ultrafiltationsverfahren, Membran- Osmose trennverfahren und/oder Kristallisationsapparate vorgesehen wer den. Dabei können diese Verfahren auch in Kombination zueinander oder nacheinander eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Ver fahren erlaubt dabei auch eine selektive Anwendung bei der defi nierte lösehaltige Abwasserströme durch ein Verfahren vorbehan delt werden und danach gesammelt einer weiteren Anreicherungs stufe zugeführt werden.

Vorzugsweise wird das extrahierte Lösungsmittel oder wäss rige Lösungsmittelgemisch vor der Anreicherung einem mechani schen Trennverfahren unterzogen. Eine mechanische Trennung er möglicht ein Abtrennen anderer Phasen, wie eine feste Phase. Ein derartiges Trennverfahren ist beispielsweise eine Filtration o- der eine Adsorption.

Das mechanische Trennverfahren kann als statische und/oder dynamisch geführte Filtration durchgeführt werden. In einer sta tischen Filtration wird eine abzutrennende Phase (Retentat) sta tisch gehalten, z.B. in einem Filter oder an einem Adsorbens festgehalten oder immobilisiert. Bevorzugte statische Filtrati onsverfahren sind (Über- ) Druckfiltration, Vakuumfiltration, Oberflächenfiltration, Schichtenfiltration, insbesondere Tiefen filtration, z.B. mit Kiesfilter.

Das mechanische Trennverfahren kann auch oder alternativ als dynamisch geführte Filtration durchgeführt werden. Eine dynami sche Filtration hat zwei mobile Phasen, welche z.B. durch eine Membran getrennt sind. Ein Beispiel ist die Membranfiltration, vorzugsweise als Querstromfiltration oder Tangenti-alflussfilt- ration. Dabei sind beide mobilen Phasen üblicherweise Fluide, insbesondere Flüssigkeiten. Die Membrantechnologie zum Aufarbei ten von Lösungsmittel, insbesondere NNMO und/oder ionischen

Flüssigkeiten, wird beispielsweise in „Recovery of ionic liquids from wastewater by nanofiltration" (Journal of Membrane Science and Technology 2011, Seite 4-8; DOI : 10.4172/2155-9589. S4-001 und in EP 0 448 924 beschrieben (beide durch Bezugnahme hierin auf genommen) . Diese Technologie wird vorzugsweise erfindungsgemäß eingesetzt .

Vorzugsweise ist das Filtrationsverfahren, vorzugsweise als dynamische Filtration, eine Mikrofiltration, Ultrafiltration, Nanofiltration, oder Umkehrosmose. Übliche Porengrößen der Fil ter oder Membran dieser Filtrationsverfahren sind 0, 5-0,1 gm bei Mikrofiltration, 0,1-0,01 gm bei Ultrafiltration, 0,01-0,001 gm bei Nanofiltration, 1-0,1 nm bei Umkehrosmose.

Abzutrennende Phasen können auch ohne Filtration abgetrennt werden, z.B. durch Absetzen oder Zentrifugation, insbesondere um Feststoffe zu entfernen. Daher wird vorzugsweise im erfindungs gemäßen Verfahren das herausgelöste oder extrahierte Lösungsmit tel oder wässrige Lösungsmittelgemisch vor der Anreicherung ei nem Absetzbecken zugeführt. Ebenso ist bevorzugt, dass das her ausgelöste oder extrahierte Lösungsmittel oder wässrige Lösungs mittelgemisch vor der Anreicherung einer Zentrifuge und/oder Se parator zugeführt wird. Weiter kann das herausgelöste oder extrahierte Lösungsmittel oder wässrige Lösungsmittelgemisch vor der Anreicherung einer Filterpresse zugeführt werden. Weiters o- der alternativ kann das herausgelöste oder extrahierte Lösungs mittel oder wässrige Lösungsmittelgemisch vor der Anreicherung einer Zentrifuge und/oder Separator zugeführt werden, um darin eine weitere Abtrennung von verunreinigenden Stoffen, wie Fest stoffen, zu erreichen. Bevorzugst ist die Kombination eines Ab setzbecken, einer Filterpresse, einer Zentrifuge und/oder einem Separator .

Besonders bevorzugt ist das Behandeln des herausgelösten o- der extrahierten Lösungsmittels oder wässrigen Lösungsmittelge misches vor der Anreicherung mit einem Mikrodrehfilter.

In allen Ausführungsformen kann der Extraktions- und/oder Filtrationsschritt diskontinuierlich und/oder kontinuierlich durchgeführt wird.

Danach wird vorzugsweise das Lösungsmittel oder wässrige Lö sungsmittelgemisch einem Ionentausch z.B. mittels Ionenaustau scher unterzogen. Dazu kann beispielsweise nach dem (diskontinu ierlich und/oder kontinuierlich durchgeführten) Extraktions und/oder Filtrationsschritt das Lösungsmittel oder wässrige Lö sungsmittelgemisch einem Kationen- und/oder Anionenaustauscher zugeführt werden.

Diese Anreicherungsschritte können vorgenommen werden, um eine Lösung des Zellulose-Lösungsmittels zu erhalten, die geeig net ist, Zellulose zu lösen oder zu suspendieren. Vorzugsweise wird eine Konzentration von mindestens 50% (Masse-%), speziell bevorzugt 50% oder mehr, oder 70% oder mehr, Lösungsmittel in der Lösung, insbesondere im Fall von N-Methylmorpholin-N-oxid als Lösungsmittel, erreicht. Das Lösen oder Suspendieren, für das die angereicherte Lösung geeignet sein soll, sind frühe Schritte im Lyocellverfahren - wie oben beschrieben. Kurz, mit einem Lösungsmittel-Nichtlösungsmittel-Gemisch wird Zellulose suspendiert und durch Entfernen von Nichtlösungsmittel in Lösung gebracht. Übliche Lösungsmittel Mengen in diesem Gemisch sind 50% oder mehr, z.B. 58% bis 78% (alle Masse-%) . Zelluloselösun gen können z.B. im Wesentlichen 5-16% Zellulose, 55-80% Lösungs mittel, insb. NMMO, und der Rest, vorzugsweise 18-30%, Nichtlö sungsmittel, insb. Wasser, enthalten (alle Masse-%) . Geringfü gige Nebenbestandteile wie Salze werden hierbei nicht berück sichtigt .

Das Anreichern umfasst vorzugsweise ein Verdampfen von

Nicht-Lösungsmittel, welches vorzugsweise Wasser ist. Das Ver dampfen ist eine vorzugsweise Vorgehensweise bei Aminoxiden, insb. NMMO, als Lösungsmittel. Alternativ oder zusätzlich kann das Anreichern des Lösungsmittels Kristallisieren umfassen. Dies ist insbesondere bei ionischem Lösungsmittel bevorzugt. Die er findungsgemäße Vorrichtung kann einen Anreicherer, insbesondere einen Evaporator zum Abdampfen von Nicht-Lösungsmittel aus Zel- lulose-Lösungsmittel-haltigen Flüssigkeiten (US 8,932,471; US 2011/0226427 Al) oder eine Kristallisationsanlage (Liu et al . , s . o . ) enthalten .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit zur Herstellung von Zellulosesuspensionen in wässrigem Lösungsmittel und/oder zur Herstellung von Zelluloselösungen in wässrigem Lösungsmittel verwendet werden.

Weiters betrifft die Erfindung ein Zelluloseprodukt, welches mit einem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde, insbeson dere durch Verwendung eines gereinigten, aufkonzentrierten wäss rigen Lösungsmittels. Das Zelluloseprodukt wird durch Extrusion der Zelluloselösung (Formen, wie hierin beschrieben) erhalten.

Das Zelluloseprodukt ist vorzugsweise ein endlos Zellulosefilamentprodukt oder ein Zellulosestapelfaserprodukt o- der ein Zellulosefilmprodukt. Vor oder nach dem Anreichern kann die lösungsmittelhaltige Flüssigkeit durch Ionenaustausch gerei nigt werden. Dazu wird ein Kationen- und/oder Anionenaustauscher verwendet, insbesondere um Eisen- und Kupferionen aus der Flüs sigkeit zu entfernen.

Lösungsmittelhaltige Flüssigkeit fällt in diversen Schritten an und kann kombiniert verarbeitet werden. Vorzugsweise wird Ko agulationsflüssigkeit, welche von den Zelluloseformkörpern aus Schritt A) iii) nach Abtransport aus einem Behälter mit Koagula tionsflüssigkeit abtropft oder abgepresst wird, zusammen mit extrahiertem Lösungsmittel aus Schritt D) gesammelt und/oder weiterverarbeitet - insb. zur Anreicherung. Die Koagulations flüssigkeit ist während dem kontinuierlichen Verfahren in einem Behälter. Dem Behälter kann eine Auffangwanne zum Sammeln von durch den Abtransport von Zelluloseformkörpern aus dem Behälter anfallende abtropfende Zellulose-Lösungsmittel zugeordnet sein. Von diesem Behälter kann eine Leitung zu einem gemeinsamen Sam melbehälter führen. Im Lyocell-Verfahren wird eine Zelluloselö sung z.B. durch Extrudieren oder Spinnen geformt und in die Koa gulationsflüssigkeit eingebracht. Dabei kommt es zum Lösungsmit telaustausch zwischen der geformten Zelluloselösung und der Koa gulationsflüssigkeit. Die dadurch geformten Formkörper werden wiederum aus der Koagulationsflüssigkeit ausgebracht, wobei di verse Verluste der Lösungsmittel-haltigen Koagulationsflüssig keit auftreten können. Diese Verluste werden z.B. durch Sammeln von abtropfender Flüssigkeit vermieden. Beispielsweise kann nach dem Ausführen aus dem Behälter mit Koagulationsflüssigkeit ein Abzugswerk vorgesehen werden, in dem die Formkörper über eine o- der mehrere Walzen umgeleitet und abgezogen werden. Abtropfende Lösungsmittelhaltige Flüssigkeit kann hier gesammelt werden.

Die Schritte A) i) bis iv) werden in einer oder mehreren Spinnanlage (n) durchgeführt. Eine Anlage hat je einen Extruder, der Zelluloselösung in separate oder gemeinsame Koagulations- flüssigkeitsbehälter leitet. Vorzugsweise werden mehrere Spinn anlagen kombiniert, z.B. wie in WO 02/12599 Al gezeigt. Vorzugs weise wird die aus der Spinnanlage austretende Koagulationsflüs sigkeit über einen Kanal gesammelt und zusammen mit dem Lösungs mittel aus Schritt D) vermengt und gemeinsam weiter verarbeitet, insb. bei der Anreicherung. Weiters bevorzugt ist, wenn aus der Spinnanlage austretende lösungsmittelbeinhaltende wässrige Koa gulationsflüssigkeit über einen Kanal oder einem Kanalsystem ge sammelt und zusammen mit dem Lösungsmittel oder wässrigen Lö sungsmittelgemisch aus Schritt iv) vermengt, der Reinigung, der Aufkonzentrierung und Wiederverwendung zugeführt wird. Spritz verluste von Lösungsmittel aus einer Anlage können auf den Boden gelangen. Von dort wird lösungsmittelhaltige Flüssigkeit über einen Kanal gesammelt und weiter geleitet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat dazu einen Kanal (z.B. offene Rinne oder ge schlossenes Rohr) am Boden zum Sammeln und Weiterleiten von aus der Spinnanlage ausgetretener Koagulationsflüssigkeit, welche in einen Flüssigkeitssammelbehälter oder einen Evaporator für Zel- lulose-Lösungsmittel-haltige Flüssigkeiten führt. Dieser Kanal ist vorzugsweise durch eine begehbare aber flüssigkeitsdurchläs sige Abdeckung abgedeckt, damit der Kontakt von Bedienpersonal der Lyocellanlage mit der lösungsmittelhaltigen Flüssigkeit mi nimiert wird. Eine solche Abdeckung ist beispielsweise ein Git ter .

Die vorliegende Erfindung wird weiters durch die nachstehen den besonderen Ausführungen erläutert.

Fig. 1 zeigt Anfall-Orte für lösungsmittelhaltige Abfälle im Lyocellverfahren . Der Lyocell-Vorgang ist grob in die Schritte Rohstoffmischen, Lösen der Zellulose, Filtern, Spinnen (od. all gemein Formen) , Extraktion des Lösungsmittels/Waschen der Form körper/Schneiden der Formkörper, Trocknen der Formkörper und weitere Verarbeitung (wie Aufrollen, Kräuseln etc.) unterteilt - entsprechend nach dem Verarbeitungsweg des Zelluloseausgangsma terials (wie Zellstoff) bis zum fertigen Formkörper. Die einzel nen Abfälle in diesen Schritten sind markiert und aufgelistet. Unter dem Schema ist eine Wanne mit einem Kanal skizziert, wel che die Sammlung der lösungsmittelhaltigen Abwässer umschreibt

(insbesondere da erfindungsgemäß Auffangwannen und Sammelkanäle verwendet werden, um die Abwässer zu erfassen) . Die lösungsmit telhaltigen Produkte und Abfälle sind daher: (1) Zellulosesus pensionen, (2) Zelluloselösungen, (3) auskoagulierte Zellulose lösungen, (4) Zelluloseformkörper in endloser Form, (5) Zellulo seformkörper in geschnittener Form, (6) lösemittelhaltige Abwäs ser .

(1) Zellulosesuspensionen

Zellulosesuspensionen sind Mischungen mit den Hauptkomponenten Zellulose, Wasser und ein Lösemittel, zum Bei spiel N-Methylmorpholin N-Oxid (NMMNO) . Weiteres werden in diese Suspension auch Stabilisatoren und andere prozesswichtige Sub stanzen zu dosiert. Zellulosesuspensionen entstehen als Abfall produkt im Anlagenbereich des Rohstoff-Mischens sowie beim Löse- Vorgang .

Mögliche Zellulosesuspensions-Zusammensetzungen sind in Tabelle 1 angeführt.

Tabelle 1: Beispiele für Zellulosesuspensionen mit verschiedenen Zusammensetzungen

(2) Zelluloselösungen

Zellulose wird unter Entfernen von Wasser aus der Suspension und dadurch Aufkonzentrieren des Lösungsmittels in Lösung ver setzt. Zelluloselösungen entstehen als Abfallprodukt im Anlagen bereich des Lösens, Filterns und der Formgebung (z.B. Spinnen) . Mögliche Zelluloselösungs-Zusammensetzungen sind in Tabelle 2 angeführt .

Tabelle 2: Beispiele für Zelluloselösungen entstehend aus den angegebenen Zellulosesuspensionen .

(3) Auskoagulierte Zelluloselösungen

Unter Zufuhr von Wasser wird das, in der Zelluloselösung vorhandene, Lösungsmittel extrahiert und die Zellulose ausge fällt (Koagulation durch Einbringung der Zelluloselösung in die Koagulationsflüssigkeit) . Neben dem Hauptprozess, wo dieser Ef fekt maßgeblich zur Formgebung der Zelluloseprodukte ist, wird dies auch angewendet, um verschiedene Abfallprodukte mit Wasser zu binden oder deren Klebrigkeit zu reduzieren. Je nach Anfall ort und Ausgangslösung werden so auskoagulierte Zelluloselösun gen mit verschiedensten Zusammensetzungen erhalten. Auskoagu lierte Zelluloselösungen entstehen bei der Verarbeitung des Ab fallproduktes (2) Zelluloselösungen im Anlagenbereich des Lö sens, Filterns und der Formgebung (z.B. Spinnen) . Mögliche Zu sammensetzungen von auskoagulierten Zelluloselösungen sind in Tabelle 3 angeführt.

Tabelle 3: Beispiele für in Wasser auskoagulierte Zelluloselö sungen

(4) Zellulosefaserprodukte in endloser Form

Zellulosefaserprodukte (oder allgemein Formkörper) in endlo ser Form werden im Lyocell-Prozess als Zwischenprodukt, aber auch als Endprodukt hergestellt.

Abfallprodukte in dieser Form entstehen im Anlagenbereich des Extrudierens (Spinnens), sowie bei der nachfolgenden Lösungsmit tel-Extraktion, Wäsche und Produktverarbeitung (z.B. Schneiden). Mögliche Zusammensetzungen von Zellulosefaserprodukten sowohl in endloser als auch in geschnittener Form sind in Tabelle 4 ange führt .

(5) Zellulosefaserprodukte (Formkörper) in geschnittener Form

Zelluloseformkörper in geschnittener Form werden durch den Prozessschritt der Produktverarbeitung (z.B. Schneiden) aus end losen Zelluloseformkörpern (4) hergestellt. Die möglichen Stoff zusammensetzungen stimmen mit Zellulosefaserprodukten in endlo ser Form überein und sind in Tabelle 4 angeführt.

Nach dem Extrahieren des Lösungsmittels darf im Regelprodukt kein potentiell rückgewinnbarer Lösungsmittelanteil im Zellulo sefaserprodukt verbleiben. Feststoffabfalle ohne Lösungsmittel können entsorgt werden. Sollte noch Lösungsmittel in Abfällen nach der Extraktion vorhanden sein, z.B. im Ausnahme- oder Stör fall, können diese gemeinsam mit den anderen lösungsmittelhalti gen Feststoffabfallen verarbeitet werden.

Tabelle 4: Beispiele für Zellulosefaserprodukte in verschiedenen Stadien des Prozesses. Diese gelten sowohl für endlose als auch für geschnittene Zellulosefaserprodukte.

(6) Lösemittelhaltige Abwässer

Lösemittelhaltige Abwässer können gewollt oder ungewollt in verschiedensten Anlagebereichen im Lyocell-Prozess auftreten.

Die gezielte Sammlung und Wiederverwertung dieser Abwässer ist ein wesentlicher Bestandteil des Lösemittelkreislaufes und wird konsequent durchgeführt, um eine hohe Rückgewinnungsrate des Lö semittels zu gewährleisten.

Deshalb werden in Anlagenbereichen des Lyocell-Prozesses , wo lösemittelhaltige Abwässer auftreten können, spezielle Anforde rungen an das Abwasser- und Kanalnetz gestellt, um diese Abwäs ser gezielt zu sammeln. Betroffene Anlagenbereiche sind flüssig keitsdicht gestaltet, zum Beispiel durch dichten und beständigen Beton, oder spezielle Bodenbeschichtungen.

Die Hauptquellen der lösemittelhaltigen Abwässer sind Rück spül- und Regenerationsvorgänge von Filter- und Reinigungs schritten der Zelluloselösung und des Lösemittels im Prozess. Weitere Quellen sind Reinigungsvorgänge in der Produktionsanlage und das entstehende lösemittelhaltige Abwasser bei der Rückge winnung des Lösemittels aus Feststoffabfällen .

Verschiedene mögliche Zusammensetzungen für Teilströme der lösemittelhaltigen Abwässer werden in Tabelle 5 dargestellt.

Tabelle 5: Beispiele für lösemittelhaltige Abwässer mit oder ohne Feststoffbeladung. Der Feststoff besteht im Regelfall aus Zellulose, dies ist aber besonders bei Abwässern entstehend durch die Reinigung von Anlagenkomponenten nicht zwingend der Fall.

Gemäß der Erfindung wird bei Rückführung des Lösungsmittels in das Lyocellverfahren der Wirkungsgrad durch Verwertung und Aufarbeitung verschiedenartiger lösungsmittelhaltiger Rest- und Abfallstoffe und Abwässer verbessert.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren offenbart, das zur Aufbe reitung von Abfall- oder Reststoffen sowie Reststoffgemengen und Abwässern folgende Schritte vorsieht:

(a) Sammlung der festen lösungsmittelhaltigen Abfallstoffe (z.B. oben wie unter (1) bis (5) genannt) . Diese Abfallstoffe können separat oder nach Zusammenführung mehrerer oder aller Abfall stoffe (1) bis (5) weiter verarbeitet werden.

(b) Zerkleinern der in (a) genannten Abfallstoffe. Sofern in diesem Schritt Wasser verwendet wird, so kann bereits hier ein Teil oder das gesamte Lösungsmittel extrahiert werden und diese Extraktionsflüssigkeit der Lösungsmittelaufbereitung zugeführt werden. Diese Abfallstoffe (1) bis (5) können separat oder ge meinsam zerkleinert werden.

(c) Extrahieren des Zelluloselösungsmittels aus den in (b) zer kleinerten Abfallstoffen oder Stoffgemengen, vorzugsweise in ei nem gemeinsamen, für alle festen Abfallstoffe (1) bis (5) iden tisch einsetzbaren Verfahren.

(d) Entwässerung der in (c) extrahierten Rest-Feststoffe, mit optionaler anschließender Spülung und Reinigung dieser. Verfah rensschritte (c) und (d) können dabei beliebig oft wiederholt werden, bis der gewünschte Rest-Lösungsmittelgehalt im Rest- Feststoff erreicht ist. Dieser Feststoff wird hier abschließend als Abfallprodukt aus dem Verfahren abgeschieden.

(e) Sammlung und Reinigung aller lösemittelhaltigen Abwässer.

Dies umfasst sowohl die in Verfahrensschritt (a) bis (d) erzeug ten Abwässer als auch die in der gesamten Lyocell-Anlage gesam melten, lösemittelhaltigen Abwässer (6) . Je nach Verschmutzungs grad der Abwässer können diese vor der Sammlung getrennt in ei nem oder mehreren Filtern von Feststoffverschmutzungen befreit werden. Vorzugsweise wird das gesamte gesammelte lösemittelhal tige Abwasser gemeinsam in einer oder mehreren Feinfiltrations stufen gereinigt.

(f) Das in Verfahrensschritt (e) filtrierte Abwasser wird über einen Kationen- und Anionentauscher geführt, um ionische Ver schmutzungen, die im Lyocell-Prozess störend wirken (wie Eisen oder Kupferionen), zu entfernen.

(g) Das saubere lösungsmittelhaltige Abwasser aus Verfahrens schritt (f) wird einer Aufkonzentrierungsanlage zugeführt, wo die Lösungsmittelkonzentration wieder auf die im Lyocell-Prozess verwendbare Ursprungskonzentration erhöht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren trägt durch eine effektive Erhöhung der Lösungsmittel-Rückgewinnungsrate wesentlich zur Entlastung der Umwelt und zur Verbesserung der Wirtschaftlich keit des Lyocellverfahrens bei.

(a) Sammlung der Abfallstoffe

Die unter (1) bis (5) genannten Abfälle treten wie in Figur 1 gezeigt an verschiedenen Orten auf und haben wie beschrieben unterschiedliche Eigenschaften. Um diese Abfallstoffe auf den nächsten Verfahrensschritt (b) vorzubereiten, können optional mehrere Verfahrensschritte angewendet werden:

Erzeugen von auskoagulierten Zelluloselösungen (3) aus den Zelluloselösungen (2) durch Benetzung oder Abtauchen mit Nichtlösungsmittel , vorzugsweise Wasser. Dies vermindert die Klebrigkeit der Materialien und erlaubt einen einfache ren Transport.

Kühlen der im Regelfall heiß auftretenden Abfallprodukte ((1), (2) und (3)) mit gekühltem Wasser. Dies hilft bei der

Erstarrung der Medien und erlaubt eine einfachere Zerklei nerung .

Grobtrennung anorganischer und organischer Reststoffe, falls sich anorganische oder metallische Fremdstoffe im Gemenge befinden .

Portionierung der Abfallprodukte in einfach transportierba ren Behältnissen. Dies erlaubt eine einfache zeitliche Ent koppelung zwischen einer diskontinuierlichen Abfall-Produk tion und einer kontinuierlichen Abfall-Verarbeitung. Wei ters erlaubt diese Entkopplung eine systematische Wahl der Zerkleinerungs-Reihenfolge im nächsten Verfahrensschritt. Mischen der Zelluloseformkörper-Abfallprodukte, insb. Fasern ((4) und (5)) mit Lösungs-Abfallprodukten ((2) und (3)), entweder direkt im Rahmen der Sammlung, oder durch alter nierenden Eintrag in den Zerkleinerungs-Verfahrensschritt (b) .

Das Ziel des Mischens ist, die Zerkleinerungswirkung des Zer kleinerungsapparates für schwer zerkleinerbare Komponenten, wie zum Beispiel Zellulosefaser-Abfallprodukte, zu steigern. Misch verhältnisse von zwei Teilen Zellulosefaser-Abfallprodukte ((4) und (5)) zu einem Teil oder mehr Lösungs-Abfallprodukten ((2) und (3)) zeigen bereits einen positiven Effekt durch effizien tere Zerkleinerung. Mischungen von einem Teil Zellulosefaser-Ab fallprodukte zu zwei Teilen oder mehr Lösungs-Abfallprodukten ist besonders bevorzugt.

Die Anfallmengen der unterschiedlichen Abfallprodukte (1) bis (5) sind stark vom Anlagentyp und erzeugten Zellulose-Pro dukt abhängig. Beispiele für eine mögliche Verteilung von Ab fallprodukten in einem Zellulose-Stapelfaser-Prozess sind in Ta belle 6 und Tabelle 7 dargestellt.

Die Sammlung und Lagerung der Abfallstoffe findet in belie bigen Transportbehältnissen statt. Keine speziellen Anforderun gen an die eingesetzten Geräte sind gegeben.

Tabelle 6: Tägliche Abfallmengen im Normalbetrieb bezogen auf eine Normal-Stundenproduktion (NSP) von Spinnmasse in einer Pro duktionslinie .

Tabelle 7 : Tägliche Abfallmengen im Anfahrbetrieb bezogen auf eine Normal-Stundenproduktion (NSP) von Spinnmasse in einer Pro duktionslinie

(b) Zerkleinerung der Abfallstoffe

Die Zerkleinerung der in (a) genannten Abfallstoffe findet separat, oder nach Zusammenführung mehrerer oder aller statt.

Die Zerkleinerung der Abfallstoffe kann in einem oder mehreren Schritten durchgeführt werden, mit dem Ziel eine Endkorngröße in einem Bereich zwischen 5 und 15 mm zu erreichen um ausreichend große Oberflächen für den nachfolgenden Extraktionsprozess zu schaffen .

Folgende Verfahrensschritte haben sich für die Zerkleinerung vorteilhaft erwiesen:

Durch den Zerkleinerer wird gleichzeitig auch eine Durchmischung der Restabfälle bewirkt. Eine Mischung der verschiedenen Abfälle wie in (a) Sammlung der Abfallstoffe beschrieben steigert den Zerkleinerungseffekt von Zellulo sefaserabfällen.

Eine Vorzerkleinerung auf eine Korngröße des Abfalls von we niger als 50 mm, vorzugsweise weniger als 30 mm, insbeson dere weniger als 20 mm, kann durch einen langsam laufenden Zerkleinerer besonders energieeffizient und betriebssicher durchgeführt werden. Ein Beispiel für das dabei erzeugte Gut ist in Figur 2 gezeigt.

Dieses Verfahren mit einer langsam drehenden Rotorwelle ist besonders von Vorteil, da diese Geräte weniger Reibungs energie eintragen, und damit die Abfallstoffe nicht ther misch beeinträchtigt werden, was zum Abbau von NMMO und zur Brandgefahr führen kann.

Während der Zerkleinerung kann dem Abfallprodukt wässriges Lösungsmittel oder reines Wasser zugesetzt werden, damit schon während der Oberflächenvergrößerung eine Koagulation der Abfallstoffe erfolgt und das Zelluloselösungsmittel schon bereits im Zerkleinerungsschritt teilweise extrahiert wird .

Eine Nachzerkleinerung mit einem schnelllaufenden Schneidge rät, zum Beispiel einer Schneidmühle, kann dieses vorzerklei nerte Gut besonders effizient auf die Zielkorngröße zwischen 2 und 15 mm, vorzugsweise bei ca. 10 mm, reduzieren. Diese Nach zerkleinerung kann auch schon im Nassmilieu durchgeführt werden, wobei eine Schneidpumpe verwendet werden kann, um den Extrakti ons-Wasserstrom gemeinsam mit dem Feststoffgut durch das

Schneidorgan zu pumpen. Diese Art der Mediumführung ist beson ders vorteilhaft, da der Wasserstrom zugleich eine Kühlwirkung hat, gleichzeitig aber auch schon eine Lösungsmittelextraktion (Verfahrensschritt (c) ) bewirkt.

Zur Vorzerkleinerung eignen sich besonders langsam laufende Schreddergeräte wie zum Beispiel:

Slow Speed Granulator GSL der Firma ZERMA Zerkleinerungsma schinenbau GmbH

Single shaft shredder ZPS der Firma AMIS Maschinen-Vertriebs GmbH

Single shaft shredder ANTARES der Firma Lindner Recycling- tech GmbH M&J FineShred der Firma Metso Waste Recycling

Zur Nachzerkleinerung eignen sich besonders schnelllaufende Schneidzerkleinerer wie zum Beispiel:

Rotoplex Schneidmühle ALPINE der Firma Hosokawa Alpine AG

Feinschneidmühle CS-Z der Firma Netzsch Lohnmahltechnik GmbH Schlagmühlen (z.B. zur Vorzerkleinerung) :

CEMTEC Cement and Mining Technology GmbH; Gebr. Jehmlich GmbH; J. Rettenmaier & Söhne GmbH + Co. KG; MINOX Siebtechnik GmbH SIEBTECHNIK GmbH;

Granulatoren, Reissmaschinen, Reibschneidmühlen:

Alexanderwerk GmbH; AMIS Maschinen Vertriebs GmbH; Automatik Plastics Machinery GmbH; BKG Bruckmann & Kreyenborg; Coperion GmbH; Dreher GmbH & Co KG, ECON GmbH; EREMA Ges.m.b.H. Gala K. + K. -Maschinen GmbH; Getecha GmbH; HB-Feinmechanik GmbH & Co. KG; Herbold Meckesheim GmbH; HOSOKAWA Alpine AG, Lindner Recycling Tech; Nordson XALOY Europe GmbH; Noris Plastic GmbH & Co. KG; Pallmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG; Plasma GmbH; Reduction Engineering GmbH; Rolf Schlicht GmbH; UNTHA Recyclingtechnik GmbH; Wanner Technik GmbH; Wittmann Robot.

Figur 6 zeigt einen erfindungsgemäßen Zerkleinerer (1) mit einem Materialsammelraum (2), in den zu zerkleinerndes Material

(3) dosierbar oder chargenweise einfüllbar ist. Dem Materialsam melraum (2) kann ein Materialstapelraum (4) aufgesetzt sein, welcher im Wesentlichen abgedeckt ist und mit einem Zufuhr schacht (5) ausgestattet sein kann. Im Materialsammelraum (2) ist seitlich ein sich drehend gelagerter Rotor (6) angebracht, welcher in einem Gehäuse (7) eingebaut und im Materialsammelraum

(2) sich eine zum Rotor zubewegende Speisedruckregler (8), zum Nachdrücken des zu zerkleinernden Materials (3) angeordnet ist. Die Steuereinrichtung (9) für den Speisedruckregler (8) ist so ausgeführt, dass der Speiser um eine Achse (10) schwenkbar ist, und dadurch das zu zerkleinernde Material intervallmäßig zum Ro tor (6) befördert und auf den mit Schneidelementen (12) bestück ten Rotor gedrückt wird.

Durch diese Zuförderung und Druckaufgabe auf das Material

(3) wird gewähreistet, dass der Rotor (6) mit kontrollierter Menge Material beaufschlagt wird.

Sollte der Rotor (6) die über den Speisedruckregler (8) zu geführte Speisemenge an Material (3) und den dadurch ausgeübten Speisdruck nicht bewältigen, sofern das zerkleinerte Material (13) nicht genügend schnell aus dem Rotorgehäuse (7) befördert wird, wird der Anpressdruck des Speisers (8) derart zurückgenom men, dass sich der Rotor durch den reduziert aufgebrachten Druck freilaufen - „freizerkleinern" - kann. Bei Abfall der Rotorleis tung wird der Speisedruckregler (8) verwendet, um Material (3) an den Rotor (6) zu befördern.

Der Zerkleinerungsgrad des zerkleinerten Materials (13) kann durch ein unterhalb des Rotors (6) angebrachtes Lochsieb oder Lochplatte (14) eingestellt werden. In Fig. 9 gezeigt, können Lochplatten mit eckigen (b) oder runden (a) Löchern zum Einsatz kommen, wobei der Durchmesser bzw. die Größe (bei eckigen oder anders förmigen Löchern: das Mittel der kleinesten und größten Dimension der Löcher) vorzugsweise zwischen 3 und 50 mm, spezi ell bevorzugt zwischen 5 und 30 mm, insbesondere zwischen 8 und 20 mm, gewählt wird.

Der Rotor (6) kann mit Schneidelementen (12), wie hakenför migen Zerreissern, Messern oder Messerplättchen oder Schneidkan ten am Umfang vollflächig, spiralförmig umlaufend (Fig. 8b) oder sinusförmig gewendelt bestückt werden, wobei die Schneidelemente durch Verschrauben an Rotormesserhalterungen befestigt sind, o- der aber auch fest verschweißt sein können. Fig. 7 zeigt einen Rotor mit Schneidelementen eines Zerkleinerers, welcher durch versetzte Einzelelemente aufgebaut ist. Vorzugsweise sind die Schneidkanten und/oder die Gegenkante gezahnt. Die Schneidkante und die Gegenkante sind weitgehend gegengleich mit einem maximal knappen zum Schneiden geeigneten Abstand zueinander oder ohne wesentlichen Abstand um aneinander schneidend vorbeibewegt wer den zu können. Die gezahnte Ausführungsform optimiert das

Schneiden und verhindert ein vorbeigleiten der zu schneidenden Materialien. Die Zahnspitze ist vorzugsweise durch Kanten in ei nem Winkel von 160° bis 30° gebildet.

Die Zerkleinerung des zugeführten Materials erfolgt zwischen den mit dem Rotor rotierenden Schneidelementen (12) und statio när angebrachten, nicht zwangsweise rotierenden, Gegenkanten (11), wie Gegenmesser- oder Statorabschlagkanten.

Nach der Abfallzerkleinerung, erfolgend zwischen den rotie renden Schneidelementen (12) und Gegenkanten (11), wird das auf gerissene Material unmittelbar durch eine Lochplatte (14) ge drückt, welche die Stückgutgröße gemäß der eingesetzten Loch- Siebgröße bestimmt, und kann kontinuierlich ausgetragen werden. Unter Einsatz eines unter dem Rotorgehäuse (7) und Austrags schacht (15) angebrachten Transportmittels (16), wie z.B. Trans portbandes, Transportschnecke, Kettenförderers, oder einer Ab sauganlage wird das zerkleinerte Produkt gegebenenfalls zu einer weiteren Zerkleinerungsstufe oder zum Auslaugen und Auswaschen des Lösungsmittels weiterbefördert.

Die erfindungsgemäße Zerkleinerung und Materialaufbereitung zur weiteren Stückgutbehandlung wie Auslaugen, Waschen und Lö sungsmittelrückgewinnung kann mit einem Einwellen-Zerkleinerer oder Mehrwellen-Zerkleinerer in horizontaler und/oder vertikaler Bauweise vorgenommen werden.

Ebenso kann das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Grobzer kleinerung als Vorzerkleinerung mit anschließender ein- oder mehrstufigen Feinzerkleinerung eingesetzt werden. Die Zerkleine rungsgröße (grob, fein) kann durch die Lochgröße eingestellt werden .

Der erfindungsgemäße Zerkleinerer kann für alle zellulosi- schen Materialien eingesetzt werden und ist nicht auf den Ein satz von Lyocell-Materialien limitiert. So kann auch das Mate rial anderer Formkörperherstellungsverfahren, wie dem Viskose verfahren oder dem Cupro-Verfahren, eingesetzt werden. In diesen Ausführungsformen kann das zellulosische Material eine derivati- sierte Zellulose sein, z.B. ein zellulose-Xanthogenat oder Alka licellulose. Im Viskoseverfahren wird Zellstoff in mehreren Pro zessstufen durch Behandlung mit Natronlauge zu Alkalicellulose umgewandelt und durch andere anschließender Umsetzung mit Schwe felkohlenstoff zu Cellulose-Xanthogenat derivatisiert . Nach er folgter Derivatisierung wird durch weitere Zugabe von Natron lauge und Lösewasser die fertige Viskose-Spinnlösung erzeugt, die durch Spinndüsen in ein säurehaltiges Spinnbad gepumpt wird.

Dort entsteht durch Koagulation der Viskoselösung pro Spinn düsenloch ein Viskose-Filament. Durch Verstrecken und weitere Bearbeitungsschritte und dem Zusammenfassen der einzelnen Fila mente entstehen Viskosefilamentgarne, welche auf Spulen aufgewi ckelt werden bzw. durch zusätzliches Schneiden der endlos er- sponnenen Viskosefilamente werden Stapelfasern erzeugt. Ab dem Spinnprozess entstehen ebenfalls gewünschte und ungewünschte Produkte, welche erfindungsgemäß aufgearbeitet werden können.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren im Viskoseprozess einge setzt, liegt der Schwerpunkt nicht in der Rückführung von Lösungsmittel, sondern in der umweltgerechten Entsorgung der Spinn-und Restfaserabfalle, insbesondere durch Zuhilfenahme der Zerkleinerung. Ähnliche Prozessschritte werden bei der Derivati- sierung der Cellulose nach dem Cupro-Verfahren eingesetzt. Im Cupro-Verfahren wird Zellstoff in einer ammoniakalischen Lösung von Tetraamminkupfer ( I I ) -hydroxid aufgelöst. Die Lösung wird ge formt und die erhaltenden Formkörper in gewünschter oder uner wünschter Form, wie Abfälle daraus, werden erfindungsgemäß ver arbeitet, insbesondere zerkleinert. Formkörper in jeder Ausfüh rungsform sind beispielsweise Filamente, Stapelfasern, Folien, Membranen .

Bevorzugt ist natürlich der Einsatz im Lyocell-Verfahren, da sich hier Synergien zur Lösungsmittelrückgewinnung ergeben. Auch der Zusatz von Flüssigkeiten während des Zerkleinerungsprozesses ist möglich. Durch den Zusatz von Wasser, Lösungsmittel oder Nicht-Lösungsmittel oder anderen Fällmitteln kann das zu zer kleinernde Abfallgut in der Zerkleinerungsstufe einerseits zur weiteren Fällung und Extraktion des Materials und/oder gleich zeitiger Wärmeabfuhr behandelt werden.

Somit betrifft die Erfindung auch einen Zerkleinerer mit ei nem Rotor mit hervorstehenden Reib- oder Schneidelementen, sowie eine oder mehrere Gegenkante (n) , wobei die Schneidelemente an den Gegenkanten vorbeigleiten, sodass zwischen den Schneidele menten und den Gegenkanten befindliche Formkörper oder Formkör perabfälle zerkleinert werden. Diese Formkörper oder Formkörper abfälle enthalten vorzugsweise Zellulose, insbesondere nach ei nem Formgebungsverfahren in Lösung, wie dem Lyocellverfahren, Viskoseverfahren oder dem Cupro-Verfahren . Die Erfindung be trifft auch ein Verfahren zum Zerkleinern dieser Formkörper oder Formkörperabfälle durch den Zerkleinerer. Der Zerkleinerer hat vorzugsweise einen Speisedruckregler, der zu zerkleinernde Form körper oder Formkörperabfälle gegen den Rotor oder die Reib- o- der Schneidelementen drückt. Der Zerkleinerer hat vorzugsweise irgendein anderes oder mehrere der oben beschriebenen Merkmale oder alle davon. Vorzugsweise sind die Schneidkanten und/oder die Gegenkante gezahnt. Vorzugsweise wird ein Sieb nahe und/oder unterhalb des Rotors vorgesehen, um die Größe des geschnittenen Materials zu steuern.

(c) Extrahieren des Zelluloselösungsmittels Die Extraktion des Zelluloselösemittels passiert für alle, in Verfahrensschritt (b) verarbeiteten Feststoffe gleichermaßen. Typischerweise wird dies bei Temperaturen zwischen 15 und 30°C durchgeführt und benötigt bei einer Korngröße unter 30mm eine Verweilzeit von 0,5 bis 2 Stunden. Dabei ist ein ständiges Rüh ren und Suspendieren des Feststoffes vorteilhaft.

Folgende optionale Maßnahmen können durchgeführt werden, um die Extraktion zu beschleunigen:

Eine Erhöhung der Extrationsmitteltemperatur auf 40 bis 70°C erhöht die Extraktionsgeschwindigkeit eines gleichen Gutes, und verringert die benötigte Verweilzeit auf etwa ein Vier tel. Wenn diese Temperaturerhöhung durch eine Wärmerückge winnung aus einem anderwärtig nicht verwendeten Abwär mestrom durchgeführt werden kann, ist dies besonders zu be vorzugen .

Eine Reduktion der Korngröße verringert die benötigte Ver weilzeit .

Wenn die Extraktion mehrstufig im Gegenstromprinzip durchge führt wird, verringert dies die Anforderungen an jede ein zelne Extraktionsstufe, da die Wahrscheinlichkeit sinkt, dass Teile des noch lösemittelbehafteten Abfallproduktes das Extraktionsbecken sofort wieder in den nächsten Verfah rensschritt verlassen.

Die Extraktion findet vorzugsweise in einem offenen oder ge schlossenen Behältnis, Tank oder Becken statt. Das Lösungsmit- tel-Feststoff-Gemisch ist in Bewegung versetzt, entweder durch Rühren oder eine gezielte Strömungsführung mit einer Pumpe. Op tional kann die Temperatur gezielt auf einen Wert erhöht werden, entweder durch Vorwärmen des Lösungsmittel-Zulaufs oder auch durch direktes Einführen von Dampf in den Prozess.

(d) Entwässerung

Der in Verfahrensschritt (c) extrahierte oder teilextra hierte Feststoff wird bei der Entwässerung vom lösungsmittelhal tigen Wasser getrennt. Der dabei erreichte Trockengehalt ist ausschlaggebend für die Effizienz des Extraktionsschritts. Der dabei entwässerte Feststoff kann nun wieder einer erneuten Ex traktionsstufe zugeführt, oder bei ausreichend geringem Lösungs mittelgehalt als Abfallprodukt aus dem Prozess ausgeschleust werden. Ein Beispiel für ein solches Abfallprodukt ist in Figur 3 gezeigt. Die Zielkonzentration des Lösungsmittels im Abfallfeststoff sollte unter Berücksichtigung der Rückgewin nungsrate unter 3% liegen. Eine weitere Reduktion der Lösungs- mittelkonzentration kann je nach Investitionskosten der dafür nötigen Verfahrensdurchführung von Vorteil sein.

Die in Verfahrensschritt (d) abgetrennten Feststoffe können einer anderweitigen Verwertung zugeführt werden. So etwa können die abgetrennten Zellulosebestandteile als Kompostierungsmate rial, als Bauzuschlagstoffe im Straßenbau, für Drainagefüllungen oder bei Einbettungen eingesetzt werden.

Im ersten Entwässerungsschritt ist das Ziel den Feststoff grob vom Lösungsmittel zu trennen. Da sowohl Feststoff als auch das Filtrat in einer weiteren Stufe weiterbearbeitet werden sol len gibt es keine besondere Anforderung an die Trennschärfe. Deshalb sind besonders kontinuierlich laufende Fest-Flüssig-Se- paratoren geeignet, wie zum Beispiel:

Separator PSS der Firma FAN Separatoren GmbH

Separator PSS der Firma Erich Stallkamp ESTA GmbH

Mikrodrehfilter MDF der Firma ABZ Zierler GmbH

Bandpresse der Firma Flottweg SE

Im letzten Entwässerungsschritt ist das Ziel den lösungsmittel freien Abfallfeststoff so gut wie möglich von Flüssigkeit zu be freien, und dabei den Feststoffgehalt im Filtrat auf ein Min destmaß zu reduzieren. Dafür können generell auch die oben ge nannten Geräte verwendet werden, bevorzugte Geräte sind aber zum Beispiel: Kammerfilterpresse der Firma Welders Filtration Tech nology NV SA; oder Dekanter-Zentrifuge der Firma Flottweg SE . Ultrafiltrationsanlagen :

Aqua-System Technologie GmbH; Krones AG; OSMO Membrane Sys tems GmbH;

Mikrofiltrationsanlagen :

Annen Verfahrenstechnik GmbH; Atec Automatisierungstechnik GmbH; ECOFLUID Handels GmbH; Hydro-Elektrik GmbH; Lanz-Anliker AG; Lenzing Technik GmbH; Tetra Pak Processing GmbH; WAG Wasser aufbereitung GmbH;

Umkehrosmoseanlagen :

AS Schmertmann GmbH; Decker Verfahrenstechnik GmbH; Enviro- FALK GmbH Prozesswasser-Technik; membraPure Gesellschaft für Membrantechnik GmbH;

Ultrafiltrationsmembranhersteller / Mikrofiltrationsmembran:

KOCH Membrane Systems GmbH / John Zink KEU GmbH; MICRODYN- NADIR GmbH; MTS & Apic Filter GmbH & Co. KG; SOMA GmbH & Co. KG Umkehrosmosemembran :

CWG® Watertechnology GmbH; Kalle Wassertechnik; KOCH Memb rane Systems GmbH / John Zink KEU GmbH; OSMO Membrane Systems GmbH; POREX Membrane;

(e) Sammlung und Reinigung aller lösemittelhaltigen Abwässer

Die in Verfahrensschritten (a) bis (d) erzeugten Abwässer werden vorzugsweise gemeinsam mit den gesamten, in der Lyocell- Anlage erzeugten, lösemittelhaltigen Abwässer (6) gesammelt.

Optional können je nach Verschmutzungsgrad der einzelnen Abwas serströme diese vor der Sammlung getrennt, in einem oder in meh reren Filtern von groben Feststoffverschmutzungen befreit wer den. Ziel ist ein maximaler durchschnittlicher Feststoffgehalt des lösemittelhaltigen Sammelabwasser von 1000 mg/L oder weni ger, z.B. von 20 bis 1000 mg/L, vorzugsweise 200 mg/L oder weni ger und besonders zu bevorzugen 50 mg/L oder weniger.

Das gesammelte lösemittelhaltige Abwasser wird (vorzugsweise gemeinsam) in einer oder mehreren Feinfiltrationsstufen gerei nigt. Dieser Filtrationsschritt kann durch ein oder mehrere ver schiedene Filtergeräte durchgeführt werden, wobei sich Micro- sieb- oder Mehrschichtfilter besonders eignen. Ziel der Filtra tion ist der Schutz der nachfolgenden Aufbereitung vor Fouling durch Feststoffpartikel. Je nach Trennschärfe können in dieser Filtrationsstufe auch farbgebende Komponenten abgeschieden wer den, was besonders zu bevorzugen ist.

Die Sammlung der Abwässer findet generell in einem flüssig keitsdichten und chemisch beständigen Becken statt. Die einzel nen Prozess-Abwässerströme können wie beschrieben vorfiltriert werden. Dafür eignen sich je nach Verschmutzungsgraden zum Bei spiel: Kantenspaltfilter, Korbfilter, oder bei gröberer Ver schmutzung jeder in (d) genannte Fest-Flüssig-Separator . Das ge sammelte Abwasser wird nun zum Schutz der nachfolgenden Weiter verarbeitung feinfiltriert. Dafür generische eingesetzte Verfah ren sind zum Beispiel: Mehrschichtfilter, Mirco- und Membranfil teranlagen .

(f) Entionisierung

In diesem Verfahrensschritt werden ionische Verunreinigungen mit Hilfe eines oder mehreren Anionen- und Kationentauscher ent fernt. Die Entionisierung findet gewöhnlich in einem getrennten Anionen- und Kationentauscher statt, wobei eine Aneinanderrei hung von Ionenaustauschern ausgeführt in der Reihenfolge Anio- nentauscher folgend von Kationentauscher verfahrensgemäß vor teilhaft sein kann.

Die mittlere Verweilzeit des Filtrats in dem verfahrensgemäß vorgesehenen Ionenaustauscher Abschnitt beträgt zwischen 2 und 20 Minuten, insbesondere bevorzugt zwischen 8 und 12 Minuten.

Die Entionisierung dient der Gewährleistung der Prozesssicher heit des Lyocell-Prozesses , da dabei schadhaft wirkende Ionen entfernt werden.

(g) Aufkonzentrierung/ Anreicherung des Lösungsmittels

Das Zelluloselösungsmittel wird in der weiteren Prozessfolge der Aufkonzentrierung, zum Beispiel einer mehrstufigen Eindampf anlage, zugeführt. Dabei sollte zumindest eine Konzentration des Lösungsmittels erreicht werden, damit die Lösung erneut zum Lö sen oder Suspendieren von Zellulose geeignet ist. Die Lösungs konzentration muss noch nicht erreicht werden, da beim Überfüh ren von der Zellulosesuspension zur Lösung Nicht-Lösungsmittel entfernt wird. Vorzugsweise werden mindesten 50% (Masse-%) des Lösungsmittels erreicht. Allerdings können auch höhere Konzent rationen zur Handhabung geringerer Volumen (zur späteren Verdün nung mit Nicht-Lösungsmittel) erreicht werden. Das vorzugsweise auf über 70%, vorzugsweise 83 bis 85%, (Gewichtsprozent) einge dampfte Zelluloselösungsmittel wird in weiterer Folge als Make- Up Lösungsmittel zur weiteren Verwendung dem Prozessschritt Zel lulosesuspensionsherstellung zugeführt .

Die rückgeführten wässrigen Lösungsmittelströme finden ihre Verwendung als Make-Up Lösungsmittel in der kontinuierlich ge führten Lösungsherstellung. Das erfindungsgemäße Verfahren er laubt es somit, die organischen Rest- oder Rohstoffe sowie Ab wässer, anfallend in einem Zellulosefaser Herstellungsverfahren, wieder in ihren verwendbaren Ursprungszustand zurückzuversetzen, und den Lösungsmittelkreis zu schließen.

Ferner ergibt sich aus der Tatsache, dass das Verfahren mit nachwachsenden abbaubaren Roh- oder Reststoffen durchgeführt wird, eine in Hinblick auf die CC^-Emissionen ausgeglichene und umweltneutrale Bilanz, da der abgetrennte lösungsmittelbefreite Feststoff Zellulose bedenkenlos der Kompostierung zugeführt wer den kann. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines Ausführungs beispiels anhand der Figuren.

Figur 4 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockschaltbild, wobei dieses Schaltbild sowohl ein erfindungsgemäßes Verfahrens schema, als auch den Aufbau einer zur Durchführung eines erfin dungsgemäßen Verfahrens geeigneten erfindungsgemäßen Vorrichtung widerspiegelt. Figur 4 zeigt neben den Basiskomponenten des er findungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrich tung auch weitere Elemente als Bestandteile bevorzugter Ausfüh rungsformen .

Hier werden in Folge Beispiele für verschiedene einsetzbare Gerätetypen gelistet. Diese Anführung ist nicht vollständig, und die einzelnen Geräte können jederzeit durch andere Maschinen, die einen ähnlichen Verfahrenseffekt erzielen, ersetzt werden.

Für die Berechnung der Rückgewinnungsrate des Lösemittels, insbesondere N-Methylmorpholin N-Oxid, in der Lyocell-Produkti- onsanlage kann bei Anwendung dieses Verfahrens eine einfache Bi lanz aufgestellt werden.

In Figur 5 ist der Kreislauf des Lösemittels im Lyocell-Pro- zess dargestellt:

Strom A beinhaltet sämtliche lösemittelhaltige Abfall-Fest stoffe ( (1) bis (5) ) sowie Abwässer ( (6) ) .

Strom S stellt die Summe der im Verfahrensschritt (e) ent stehenden, ausgepressten Abfall-Feststoffe dar, die die Produktions- und Rückgewinnungsanlage verlassen.

Strom F stellt die Summe der Abwasserströme dar, die die Produktions- und Rückgewinnungsanlage verlassen.

Die beiden Ströme V stellen andere, bisher nicht beschrie bene Lösungsmittelverluste dar. Dazu gehören unter anderem thermische Abbauverluste und Verluste im erzeugten Zellulo seprodukt. In der weiteren Berechnung wird mit der Summe aller entsprechenden Verluste als Einzelstrom gearbeitet. Strom M stellt den Make-Up Strom des Lösemittels dar, der nötig ist, um Lösemittelverluste auszugleichen.

Strom N stellt den konzentrierten Lösemittelstrom dar, der wieder dem Produktionsprozess zugeführt wird.

Aus dieser Bilanz ergibt sich folgende Funktion für die Rückge winnungsrate RGR:

RGR = 1 - F F - F S - F V wobei die Verlustfaktoren F F , F s und F v wie folgt definiert sind:

wobei zum Beispiel m F NMM0 , mit der Einheit kg/h, für den Massen strom des Lösungsmittels (z.B. N-Methylmorpholin N-Oxid) steht, dass sich durchschnittlich im Strom F der Figur 5 befindet.

Der Faktor F F beschreibt somit das Verhältnis des Lösungsmittel stromes, das beim Lyocell-Prozess im Abwasser verloren geht, im Vergleich zum gesamten eingesetzten Lösungsmittel,

F s beschreibt das Verhältnis des Lösungsmittelstromes, das beim Lyocell-Prozess im Feststoffabfall verloren geht, im Vergleich zum gesamten eingesetzten Lösungsmittel und F v beschreibt das Verhältnis aller Lösungsmittelströme, die nicht in F F oder F s enthalten sind, und beim Lyocell-Prozess verloren gehen, im Ver gleich zum gesamten eingesetzten Lösungsmittel.

Der Lösungsmittelstrom F ist im Rahmen dieses Verfahrens stark von der Ausführung des Ionentauscher-Verfahrensschritts (f) abhängig. Erfahrungswerte für den resultierenden Verlustfak tor F F liegen bei etwa 0, 0033.

Der Undefinierte Gesamtverluststrom V im Rahmen dieses Ver fahrens ist bedingt von der Ausführung der Aufkonzentrierung (g) abhängig .

Der Verlustfaktor F s ist alleinig abhängig von dem im Fest stoffabfall der Verfahrensstufe (d) verbleibenden Lösungsmittel, welcher durch die Verfahrensschritte (a) bis (d) , und die darin ausgewählten Verfahrensvarianten und eingesetzten Geräte abhän gig ist.

Als Beispiel für eine gute Ausführung dieses Verfahrens kann der Verlustfaktor wie folgt berechnet werden:

Bei der in Tabelle 6 angegebenen Schätzungen der einzelnen Abfallströme ergeben sich durchschnittliche Mengen für den täg lichen Feststoffabfall von etwa 8 bis 25% einer Normal-Stunden produktion von Spinnmasse im Normalbetrieb.

Daraus resultiert in Verfahrensschritt (e) ein ausgewasche ner, ausgepresster Feststoffabfall, der noch einen Rest-Lösungs- mittelgehalt aufweist.

Dieser lässt sich nach folgender Formel berechnen:

liT-S.NMMO = liT-S W S,NMMO

wobei m s den gesamten durchschnittlichen Abfallstrom S in kg/h und w S NMM0 die durchschnittliche Lösungsmittelkonzentration in Gewichtsprozent in diesem Abfallstrom S bezeichnet.

Daraus resultiert beim obig angeführten, maximalen Schätz wert für die durchschnittliche Feststoffabfallmenge, gesammelt in Verfahrensschritt (a) , im Normalbetrieb von täglich 25% einer Normal-Stundenproduktion von Spinnmasse, ein Verlustfaktor F s von weniger als 0,0001, bei einer Rest-Lösungsmittelkonzentration W SN MM O von 3% im Abfallprodukt des Verfahrensschritts (d) .