处理木质素的改进方法与流程

背景技术：

1、(1)发明领域

2、本发明涉及在由来自造纸操作的黑液或来自生物质酶促转化过程的粗木质素废料流制造木质素中的改进。

3、(2)现有技术

4、多年来已经开发了用于从黑液回收木质素的方法。一种这样的方法描述于美国专利号9,260,464(“‘464专利”)中，其通过引用并入本文，其中将黑液碳酸化，允许沉降成稠密的液体-木质素相和碳酸化的贫木质素相(lignin-depleted phase)。然后酸化稠密的液相以产生固体木质素。虽然本文所述的改进可广泛适用于木质素生产方法，但对于改进描述于‘464专利中的方法尤其有用。

5、在‘464专利的方法中，将来自纸浆厂的具有约14的ph的硫酸盐黑液的ph降低至约9和11.5之间的ph。一种降低黑液的ph的已知方法是通过在碳酸化塔中用二氧化碳(co2)碳酸化黑液。在分布器上方，上升的co2气泡与下降的黑液反应，形成液体-木质素液滴，该液滴合并成在碳酸化黑液的连续相中下沉的较大的液体-木质素小珠。小珠越大，则沉降速率越高。这些小珠是易碎的，并且可以通过过度搅拌碳酸化黑液而裂开。在碳酸化塔的上部中形成的小珠必须直接通过分布器，通过由离开该分布器的孔的co2气体产生的最高搅拌区。这些小珠可被剪切以形成小的液体-木质素液滴的稳定的液包液乳液(liquid-in-liquidemulsion)。

6、小的液体-木质素液滴落入碳酸化塔下方的碳酸化沉降器中。乳液的重层在碳酸化沉降器的底部积聚，并具有比常规的本体液体-木质素(bulk liquid-lignin)更高浓度的碳酸化黑液，并且不合意地被转移到酸化反应器中。这种情况引起若干问题，包括在酸性盐水中产生难以过滤的木质素的稳定分散体，导致重层的间隙碳酸化黑液消耗更大量的硫酸以及在酸化反应器中产生含硫排出气的更高速率。合意但难以实现的是，大的液体-木质素小珠保持完整并在碳酸化沉降器内聚结成本体液体-木质素相，当转移到酸化反应器时，使用最少量的硫酸(h2so4)并产生最低水平的硫气体，产生容易过滤的不规则形状的固体木质素颗粒。

7、目前使用的木质素回收技术的主要缺点在于返回到工厂的高水平的水。目前的木质素生产方法表明对于回收的每质量单位的木质素，将两(2)质量单位的水返回到主工厂。需要这种水：(i)从木质素中洗涤硫酸盐以实现相对低水平的无机灰分；(ii)将碳酸化木质素滤饼制成浆料，使得在添加硫酸之前形成流体浆料；和(iii)保持硫酸的当量浓度相对低，以防止由于局部过热而使木质素炭化。‘474专利中描述的木质素生产方法的酸化反应器被高度搅拌，并且温度被升高(例如，80℃-110℃)。加入稠密的液体-木质素的硫酸的当量浓度可以相对高而不使木质素炭化。

技术实现思路

1、本发明提供了对用于制造粒状木质素的方法的改进。改进之一是，已经发现使用预碳酸化塔减少co2流入碳酸化塔的分布器中。预碳酸化塔用于通过主要中和黑液中存在的强碱性无机组分例如naoh和nash而将黑液的ph降低至约12。在ph 12和更高，几乎没有木质素沉淀。

2、另一改进是已经发现通过将碳酸化塔的出口放置在碳酸化黑液/液体-木质素界面处或略微低于碳酸化黑液/液体-木质素界面，可以对将液滴聚结到本体液体-木质素相中进行增强。另一特征是，当结构化的包装置于在co2分布器下方并围绕碳酸化沉降器的环形空间的上部的碳酸化塔的底部中时，液体-木质素和所得酸化木质素的收率得到改善。

3、还已经发现，在低压下操作碳酸化沉降器并将液体-木质素从碳酸化沉降器泵送至在高压下操作的酸化反应器允许将来自酸化反应器的排出气再循环至预碳酸化塔。

4、本发明还提供了一种排出气吸收器。由于在预碳酸化塔、碳酸化塔或酸化反应器中不存在空气，因此蒸气空间无空气且仅含有h2s、co2和水蒸气以及痕量的其它硫气体。由于质量传递不受空气的阻碍，因此这些浓缩的酸性气体在排出气吸收器中与naoh的反应是快速且定量的。

5、本发明的总体目的是提供用于生产粒状木质素的方法中的改进。

6、从以下结合附图的详细描述中，本发明的其它目的、特征和优点将对本领域技术人员而言显而易见。

技术特征：

1.一种用于从黑液中回收纯化的固体木质素的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述黑液在进入所述预碳酸化步骤时具有10％至70％的固体含量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二步骤在约80℃和200℃之间的温度且在约50psig和约200psig之间的压力在碳酸化塔中进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳酸化步骤的第二步骤通过使所述预碳酸化黑液与co2逆流接触而进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其中用硫酸处理所述稠密的液体-木质素酸。

6.根据权利要求1所述的方法，其中从碳酸化塔离开的稠密的液体-木质素的水相为约30％至约40％。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述预碳酸化塔包括分布器以促进co2与进入的黑液的接触。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳酸化塔包括分布器以促进酸性气体与进入的部分碳酸化的黑液接触。

9.根据权利要求1所述的方法，其中将来自酸化步骤的排出气再循环至所述预碳酸化塔。

10.根据权利要求1所述的方法，其中结构填料位于所述碳酸化塔中，使得碳酸化黑液可以从其中通过并用于阻止所述碳酸化塔中的湍流。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳酸化沉降器在低于在进一步碳酸化步骤中使用的碳酸化塔的压力下操作。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳酸化塔具有碳酸化沉降器锥体，所述碳酸化沉降器锥体具有30°-45°的倾斜角。

13.根据权利要求1所述的方法，其中将所述稠密的液体-木质素的ph降低至约1.5至约3.5的ph。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述碳酸化沉降器在低压下操作，并且所述稠密的液体-木质素相转移至在高压下操作的所述酸化步骤，允许将排出气再循环至预碳酸化步骤。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述进一步碳酸化步骤在高压下操作，并且将所述稠密的液体-木质素相转移至所述酸化步骤，并使用co2将排出气再循环至预碳酸化塔。

16.根据权利要求1所述的方法，其中用洗涤盐水部分和酸盐水部分处理来自系统的含硫排出气，同时除去吹扫的空气，并单独除去naoh、nash和na2co2。

技术总结
本发明提供了对用于由黑液制造粒状木质素的方法的改进。改进之一是使用预碳酸化塔减少CO2流入碳酸化塔的分布器中。预碳酸化塔用于将黑液的pH降低至约12。另一改进是已经发现通过将碳酸化塔的出口放置在碳酸化黑液/液体‑木质素界面处或略微低于碳酸化黑液/液体‑木质素界面，可以对将液滴聚结到本体液体‑木质素相中进行增强。还已经发现在低压下操作碳酸化沉降器并将液体‑木质素从碳酸化沉降器泵送至在高压下操作的酸化反应器允许将来自酸化反应器的排出气再循环至预碳酸化塔。本发明还提供了一种排出气吸收器。

技术研发人员：M·A·莱克,J·C·布莱克本,J·G·海登
受保护的技术使用者：液体木质素公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21