用于處理木質(zhì)素的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于處理木質(zhì)素的方法和系統(tǒng)發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)下面給出的獨立權(quán)利要求從含有木質(zhì)素的液體介質(zhì)，如紙漿廠黑液分離木質(zhì)素并且處理分離的木質(zhì)素的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明還涉及通過本發(fā)明的方法可獲得的含碳產(chǎn)物以及該含碳產(chǎn)物的用途。
[0002]發(fā)明背景
[0003]先前已知從紙楽廠黑液(blackliquor)提取木質(zhì)素--木材的一種組分。木質(zhì)素可被用作燃料。然而，分離木質(zhì)素作為燃料的益處與黑液直接在堿回收鍋爐中用作燃料相比是較低的。因此，分離木質(zhì)素的價值與其燃料價值相關(guān)，因此木質(zhì)素分離工藝或其它下游工藝的收益率通常是不足以投資。
[0004]已知的用于從紙漿廠黑液分離木質(zhì)素的方法依次包括以下階段:
[0005]-通過紙漿廠黑液的第一沉淀階段使木質(zhì)素沉淀，其中通過添加pH降低劑，優(yōu)選二氧化碳來降低黑液的PH，
[0006]-隨后進行第一脫水階段，同時形成第一濾餅，
[0007]-在第二沉淀階段中使用第二酸或酸的混合物使第一濾餅懸浮，其中獲得木質(zhì)素懸浮液，
[0008]-通過第二脫水階段使木質(zhì)素懸浮液脫水以形成第二濾餅，
[0009]-通過向洗滌階段添加洗滌液來洗滌第二濾餅，以及
[0010]-使洗滌的第二濾餅脫水以獲得木質(zhì)素產(chǎn)品，所述脫水通常在洗滌裝置的最后階段進行。
[0011]通常情況下，上述工藝連接至回收操作(其接收來自紙漿廠蒸煮器的黑液)。
[0012]該方法參見例如歐洲專利EP 1797236 BI和美國專利申請US 2010/0325947 Al。
[0013I在提交本申請時，用于分離木質(zhì)素的上述工藝以商標LignoBoost?出售。該LignoBoost工藝產(chǎn)生可以用作燃料的木質(zhì)素產(chǎn)品。
[0014]發(fā)明概述
[0015]本發(fā)明的一個目的是提供一種新方法，其使用得自植物材料的木質(zhì)素以將其轉(zhuǎn)化為更精煉的廣品。
[0016]本發(fā)明的目的是提供一種方法和系統(tǒng)，其用于從含有木質(zhì)素的液體介質(zhì)，尤其是源自生物質(zhì)分餾的廢液(如紙漿廠黑液)分離木質(zhì)素，以及進一步加工與紙漿廠相關(guān)的分離的木質(zhì)素以使得該工藝是成本有效的。
[0017]本發(fā)明的目的尤其是提供一種方法和系統(tǒng)，其提高了木質(zhì)素的價值并且因此該木質(zhì)素還能夠在其它方案中作為燃料使用。
[0018]—個另外的目的是通過具有高的碳效率的方法從含有木質(zhì)素的液體介質(zhì)回收碳。
[0019]—個另外的目的是提供一種方法，其能夠被整合在化學紙漿廠中的硫酸鹽漿(kraft)(硫酸鹽(sulphate))制楽工藝中。
[0020]為了實現(xiàn)尤其是上述目的，本發(fā)明的特征在所附獨立權(quán)利要求的特征部分中提出。
[0021]本文中提及的實施方式和優(yōu)點(在適用時)同時涉及根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，SP使并沒有一直明確提到。
[0022]在該方法中，木質(zhì)素從含有木質(zhì)素的液體介質(zhì)中沉淀，隨后以濕態(tài)經(jīng)受的水熱碳化工藝，此后回收作為碳化結(jié)果的源自木質(zhì)素的含碳材料(富碳材料)。
[0023 ]碳化材料(含碳材料)是水熱碳化(HTC)工藝的結(jié)果，其能夠?qū)υ贖TC工藝中存在于懸浮液中的木質(zhì)素實施。這種含碳材料(其在該工藝中經(jīng)木質(zhì)素轉(zhuǎn)化)可以被描述為“HTC-碳”。在HTC工藝中，與初始木質(zhì)素原料相比，材料的碳含量增加。該方法的特點是碳效率高。無需干燥木質(zhì)素就可以制備含碳產(chǎn)物，因為HTC工藝是當原料在懸浮液中時進行的，并且結(jié)果是含碳材料的漿料。
[0024]沉淀的木質(zhì)素也可含有源自生物質(zhì)的其它有機組分。這些組分在HTC工藝中也與木質(zhì)素一起被轉(zhuǎn)化為HTC碳。
[0025]木質(zhì)素液體介質(zhì)的組成和其中木質(zhì)素的形式取決于其中木質(zhì)素進入該液態(tài)介質(zhì)的在前工藝和其條件。該液體介質(zhì)優(yōu)選為水性介質(zhì)，其中木質(zhì)素能夠作為溶液、膠體分散體或漿料存在。例如，已知木質(zhì)素以膠體形式溶解或分散于黑液中，這取決于黑液的PH和木質(zhì)素的分子量。膠體分散體通過木質(zhì)素上帶電的酸酸和羧酸基團穩(wěn)定(Marton，J.,On thestructure of kraft lignin，Tappi ,47(11) ,713-719(1964))。在木質(zhì)素從液體介質(zhì)中沉淀時，產(chǎn)生這樣的粒徑增大的木質(zhì)素，其能夠通過物理方法，尤其是過濾而從液體介質(zhì)分離。
[0026]該方法尤其適合于將來自生物質(zhì)分餾方法的廢液的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為富碳產(chǎn)物。生物質(zhì)分餾方法是這樣的方法，其中木質(zhì)素從剩余的生物質(zhì)分離并且其產(chǎn)生含有木質(zhì)素的廢液。該分饋方法尤其是這樣一個工藝，其中木質(zhì)素在能夠稱之為脫木素(delignificat1n)的工藝中從纖維素分離，并且其可以是亞硫酸鹽、蘇打或硫酸鹽漿(kraf t)(硫酸鹽(sulphate))脫木素工藝。因此，廢液可以是例如來自硫酸鹽漿蒸煮的黑液。
[0027]濕態(tài)的分離的木質(zhì)素(其可以是例如木質(zhì)素的水性懸浮液)被供給至HTC工藝。用于HTC工藝的木質(zhì)素在木質(zhì)素的分離工藝中從含有木質(zhì)素的液體介質(zhì)獲得。該分離工藝包括木質(zhì)素的沉淀。在水性懸浮液中的沉淀的木質(zhì)素在HTC工藝中被碳化為含碳材料的水性漿料。
[0028]可以使用任何合適的從廢液分離木質(zhì)素的分離方法。如果廢液是堿性的，木質(zhì)素可以通過降低PH進行沉淀而分離。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的用于從含有木質(zhì)素的堿性液體介質(zhì)，如紙漿廠黑液分離木質(zhì)素并且處理分離的木質(zhì)素的典型方法包括至少以下步驟:
[0030]-沉淀階段，其中pH降低劑被添加至含有木質(zhì)素的堿性液體介質(zhì)中以用于使木質(zhì)素沉淀，
[0031]-隨后進行第一分離階段，其中沉淀的木質(zhì)素從含有木質(zhì)素的漿料的剩余液相分離，
[0032]-懸浮階段，其中沉淀并分離的木質(zhì)素被懸浮或溶解以獲得木質(zhì)素懸浮液，
[0033]-水熱碳化階段，其中木質(zhì)素懸浮液被處理以獲得含碳材料(HTC碳)的漿料作為產(chǎn)物，以及
[0034]-第二分離階段，其中從漿料分離含碳材料(HTC碳)。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的典型系統(tǒng)包括
[0036]-沉淀單元，其用于使含有木質(zhì)素的液體介質(zhì)的木質(zhì)素沉淀，
[0037]-第一分離單元，尤其是過濾單元，其用于從含有木質(zhì)素的液體介質(zhì)的剩余液相分離沉淀的木質(zhì)素，
[0038]-懸浮單元，其用于懸浮沉淀并分離的木質(zhì)素，
[0039]-水熱碳化反應器(HTC反應器)，以及
[0040]-第二分離單元，其用于從得自水熱碳化的含碳材料的漿料分離含碳材料(HTC碳)。
[0041]本發(fā)明還提供根據(jù)本發(fā)明的方法可獲得的含碳產(chǎn)物以及含碳產(chǎn)物代替石化碳在例如輪胎或鋼的生產(chǎn)中作為原料或在活性炭生產(chǎn)中作為原料的用途。
[0042]在整個說明書中，表述“含有木質(zhì)素的液體介質(zhì)”意指任何液體，其含有溶解或分散形式的木質(zhì)素，尤其指來自生物質(zhì)分餾工藝的任何廢液。這種液體可以是源自化學紙漿廠中的生物質(zhì)分餾的含有木質(zhì)素的工藝液體。木質(zhì)素的來源是木材或其它生物質(zhì)(如稻草)，其已在紙漿廠中在稱為蒸煮的工藝中被消化以制備化學漿。廢蒸煮液的組成取決于蒸煮方法。來自硫酸鹽漿(硫酸鹽)蒸煮的廢液(其在漿液分離之后獲得)稱為黑液，其含有溶解和分散的有機木材材料以及殘余的堿化合物。在以下