Claims (39)
1. Способ переработки черного щелока для получения неорганического материала и синтез-газа, содержащего в качестве компонентов СО2, СО, Н2О и Н2 вместе с метаном и компонентами С2+, включающий следующие этапы:1. A method of processing black liquor to obtain inorganic material and synthesis gas containing, as components, CO 2 , CO, H 2 O and H 2 together with methane and C 2+ components, comprising the following steps:
обеспечение наличия реактора, содержащего технологическую область, снабженную массой сыпучего (зернистого) материала, состоящего из оксида щелочно-земельного металла или содержащего оксид щелочно-земельного металла;ensuring the presence of a reactor containing a technological region equipped with a mass of bulk (granular) material consisting of alkaline earth metal oxide or containing alkaline earth metal oxide;
подачу нагретого ожижающего газа в технологическую область для генерирования вихревого потока сыпучего материала в упомянутой технологической области, чтобы сыпучий материал принимал форму компактной полосы и циркулировал вокруг оси упомянутой технологической области в виде турбулентного потока, образуя тем самым псевдоожиженный слой; причем ожижающий газ содержит субстехиометрическое количество кислорода для частичного окисления органического материала, присутствующего в черном щелоке, и для превращения другого органического материала, присутствующего в черном щелоке, в упомянутый синтез-газ;supplying heated fluidizing gas to the process area to generate a vortex flow of bulk material in said process area so that the bulk material takes the form of a compact strip and circulates around the axis of the process area as a turbulent flow, thereby forming a fluidized bed; moreover, the fluidizing gas contains a substoichiometric amount of oxygen for partial oxidation of the organic material present in the black liquor, and for converting other organic material present in the black liquor into said synthesis gas;
подачу черного щелока в упомянутую компактную полосу, состоящую из сыпучего материала, таким образом, чтобы он нагревался до температуры в диапазоне 650-725°С и газифицировался;feeding black liquor into said compact strip consisting of granular material so that it is heated to a temperature in the range of 650-725 ° C and gasified;
извлечение упомянутого синтез-газа в виде отходящего газа из упомянутого слоя, содержащего <1 об.% кислорода;recovering said synthesis gas in the form of exhaust gas from said layer containing <1 vol.% oxygen;
извлечение неорганического материала из упомянутого черного щелока в виде твердого вещества из упомянутого слоя.recovering inorganic material from said black liquor as a solid from said layer.
2. Способ по п.1, в котором черный щелок получают в результате процесса варки целлюлозы из травянистого материала.2. The method according to claim 1, in which black liquor is obtained as a result of the process of cooking pulp from grass material.
3. Способ по п.2, в котором травянистый материал выбирают из: соломы пшеницы, риса, ячменя, овса, льна, ржи, багассы, сорго или кукурузы.3. The method according to claim 2, in which the grassy material is selected from: straw, wheat, rice, barley, oats, flax, rye, bagasse, sorghum or corn.
4. Способ по п.3, в котором черный щелок получается из белого щелока содового типа.4. The method according to claim 3, in which black liquor is obtained from white liquor of the soda type.
5. Способ по п.4, в котором черный щелок получается из белого щелока содового типа, содержащего гидроксид кальция в количестве, эффективном для превращения вредного кремнезема, имеющегося в упомянутом травянистом материале, в силикат кальция.5. The method according to claim 4, in which the black liquor is obtained from white soda liquor type containing calcium hydroxide in an amount effective to convert the harmful silica present in the said grassy material into calcium silicate.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором черный щелок содержит 10-70 мас.% твердого вещества.6. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the black liquor contains 10-70 wt.% Solid.
7. Способ по п.6, в котором черный щелок содержит 15-30 мас.% твердого вещества.7. The method according to claim 6, in which black liquor contains 15-30 wt.% Solid.
8. Способ по п.1, включающий этап нагревания черного щелока до температуры 675-700°С.8. The method according to claim 1, comprising the step of heating the black liquor to a temperature of 675-700 ° C.
9. Способ по п.1, в котором сыпучий материал состоит из оксида кальция или содержит оксид кальция.9. The method according to claim 1, in which the bulk material consists of calcium oxide or contains calcium oxide.
10. Способ по п.9, в котором черный щелок и оксид кальция подают в псевдоожиженный слой таким образом, чтобы поддерживать отношение оксида кальция к сухому твердому веществу, содержащемуся в черном щелоке, в диапазоне от 0,1:1 до 1:1.10. The method according to claim 9, in which the black liquor and calcium oxide are fed into the fluidized bed in such a way as to maintain the ratio of calcium oxide to the dry solid contained in the black liquor in the range from 0.1: 1 to 1: 1.
11. Способ по п.10, в котором черный щелок и оксид кальция подают в псевдоожиженный слой таким образом, чтобы поддерживать отношение оксида кальция к сухому веществу содержащемуся в черном щелоке, в диапазоне от 0,2:1 до 0,4:1.11. The method according to claim 10, in which the black liquor and calcium oxide are fed into the fluidized bed in such a way as to maintain the ratio of calcium oxide to the dry substance contained in the black liquor, in the range from 0.2: 1 to 0.4: 1.
12. Способ по п.9, в котором черный щелок предварительно смешивают с оксидом кальция в отношении оксида кальция к сухому веществу, содержащемуся в черном щелоке, от 0,1:1 до 1:1 для получения гранулированного хрупкого материала, и данный гранулированный хрупкий материал затем подают в реактор с псевдоожиженным слоем.12. The method according to claim 9, in which the black liquor is pre-mixed with calcium oxide in the ratio of calcium oxide to the dry substance contained in the black liquor, from 0.1: 1 to 1: 1 to obtain granular brittle material, and this granular brittle the material is then fed into a fluidized bed reactor.
13. Способ по п.9, в котором гидроксид натрия и/или карбонат натрия, и гидроксид кальция и/или карбонат кальция получают в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой.13. The method according to claim 9, in which sodium hydroxide and / or sodium carbonate, and calcium hydroxide and / or calcium carbonate are obtained in a reactor in which a fluidized bed is formed.
14. Способ по любому из пп.9-13, в котором средний размер частиц оксида кальция составляет от 1 до 4 мм.14. The method according to any one of claims 9 to 13, in which the average particle size of calcium oxide is from 1 to 4 mm
15. Способ по п.1, в котором черный щелок вводят в реактор с псевдоожиженным слоем, путем распыления концентрированного щелока в камере реактора, в котором образуют псевдоожиженный слой.15. The method according to claim 1, in which black liquor is introduced into the fluidized bed reactor by spraying concentrated liquor in the reactor chamber in which the fluidized bed is formed.
16. Способ по п.15, в котором номинальная линейная скорость ожижающих газов, подаваемых в упомянутый псевдоожиженный слой, составляет > 2 м/с.16. The method of claim 15, wherein the nominal linear velocity of the fluidizing gases supplied to said fluidized bed is> 2 m / s.
17. Способ по п.15, в котором номинальная линейная скорость ожижающих газов, подаваемых в упомянутый псевдоожиженный слой, составляет около 10 м/с.17. The method of claim 15, wherein the nominal linear velocity of the fluidizing gases supplied to said fluidized bed is about 10 m / s.
18. Способ по п.1, в котором псевдоожиженный слой переливается через центральную разгрузочную точку, и переливающийся материал затем растворяют в резервуаре для растворения для выделения гидроксида натрия в виде зеленого щелока.18. The method according to claim 1, in which the fluidized bed is poured through the Central discharge point, and the poured material is then dissolved in the dissolution tank to release sodium hydroxide in the form of green liquor.
19. Способ по п.18, в котором зеленый щелок фильтруют с получением шлама карбоната кальция и белого щелока, содержащего гидроксид натрия, для повторного использования в процессе варки целлюлозы.19. The method according to p. 18, in which the green liquor is filtered to obtain a slurry of calcium carbonate and white liquor containing sodium hydroxide, for reuse in the pulping process.
20. Способ по п.19, в котором, по существу, не образуется карбоната натрия.20. The method according to claim 19, in which essentially no sodium carbonate is formed.
21. Способ превращения травянистого сырьевого материала в целлюлозную массу для производства бумаги или картона, включающий следующие этапы:21. A method of converting grassy raw material into pulp for the production of paper or paperboard, comprising the following steps:
вываривание упомянутого сырьевого материала с использованием белого щелока, содержащего в основном гидроксид натрия и дополнительно содержащего гидроксид кальция в количестве, эффективном для, по существу, полного превращения кремнезема, присутствующего в упомянутом сырьевом материале, в силикат кальция;digestion of said raw material using white liquor containing mainly sodium hydroxide and additionally containing calcium hydroxide in an amount effective to substantially completely convert the silica present in said raw material into calcium silicate;
выделение целлюлозной массы, полученной на этапе варки целлюлозы;the selection of pulp obtained at the stage of cooking pulp;
выделение черного щелока, полученного на этапе варки целлюлозы, путем промывки упомянутой вываренной целлюлозной массы и, необязательно, также путем извлечения черного щелока непосредственно на упомянутом этапе варки целлюлозы; причем упомянутый выделенный черный щелок, по существу, свободен от растворимого силиката;recovering the black liquor obtained in the pulping step by washing said boiled pulp and, optionally, also by extracting black liquor directly in said pulping step; wherein said isolated black liquor is substantially free of soluble silicate;
нагревание черного щелока в реакторе, в котором образуют псевдоожиженный слой, содержащий оксид кальция, для каталитического превращения органического вещества, содержащегося в упомянутом черном щелоке, в газ и для получения восстановленных твердых веществ, включающих ценные натриевые компоненты упомянутого белого щелока и оксид кальция;heating black liquor in a reactor in which a calcium oxide-containing fluidized bed is formed to catalytically convert the organic matter contained in said black liquor to gas and to produce reduced solids including valuable sodium components of said white liquor and calcium oxide;
регенерирование упомянутого белого щелока с использованием упомянутых извлеченных твердых веществ.regenerating said white liquor using said recovered solids.
22. Способ по п.21, в котором упомянутым травянистым сырьевым материалом является пшеничная солома.22. The method according to item 21, in which said grassy raw material is wheat straw.
23. Способ по п.21, в котором упомянутым травянистым сырьевым материалом является рисовая солома.23. The method according to item 21, in which said grassy raw material is rice straw.
24. Способ по п.21, в котором упомянутым травянистым сырьевым материалом является багасса.24. The method according to item 21, in which said grassy raw material is bagasse.
25. Способ по пп.21-24, в котором восстановление черного щелока включает этап соединения потока черного щелока, поступающего с этапа варки целлюлозы, с потоком черного щелока, поступающего с этапа промывки целлюлозной массы.25. The method according to PP.21-24, in which the recovery of black liquor includes the step of connecting the stream of black liquor coming from the pulping stage, with the stream of black liquor coming from the washing stage of pulp.
26. Способ по п.25, в котором черный щелок концентрируют путем выпаривания перед нагревом в упомянутом реакторе с псевдоожиженным слоем.26. The method according A.25, in which the black liquor is concentrated by evaporation before heating in the aforementioned fluidized bed reactor.
27. Способ по п.26, в котором черный щелок концентрируют путем выпаривания до содержания твердого вещества 20-40 мас.%.27. The method according to p, in which the black liquor is concentrated by evaporation to a solids content of 20-40 wt.%.
28. Способ по п.21, в котором ожижающие газы содержат по меньшей мере стехиометрические количества свободного кислорода для полного окисления органического материала, содержащегося в черном щелоке.28. The method according to item 21, in which the fluidizing gases contain at least stoichiometric amounts of free oxygen to completely oxidize the organic material contained in the black liquor.
29. Способ по п.21, в котором ожижающие газы содержат субстехиометрические количества свободного кислорода для частичного окисления органического материала, содержащегося в черном щелоке, и превращения другого органического материала, содержащегося в черном щелоке, в горючий отходящий газ.29. The method according to item 21, in which the fluidizing gases contain substoichiometric amounts of free oxygen to partially oxidize the organic material contained in the black liquor, and the conversion of other organic material contained in the black liquor, into a combustible exhaust gas.
30. Способ по п.29, дополнительно включающий этап подачи ожижающих газов и черного щелока таким образом, чтобы создавать отходящий газ над упомянутым псевдоожиженным слоем, содержащий < 1% кислорода.30. The method according to clause 29, further comprising the step of supplying fluidizing gases and black liquor so as to create an exhaust gas above said fluidized bed containing <1% oxygen.
31. Способ по п.21, включающий следующие этапы:31. The method according to item 21, comprising the following steps:
обеспечение наличия реактора, содержащего технологическую область, снабженную массой сыпучего (зернистого) материала, состоящего из оксида кальция или содержащего оксид кальция;ensuring the presence of a reactor containing a technological area equipped with a mass of granular (granular) material consisting of calcium oxide or containing calcium oxide;
подачу нагретого ожижающего газа в технологическую область для генерирования вихревого потока текучей среды в упомянутой технологической области, так чтобы текучая среда упомянутого вихревого потока текучей среды заставляла сыпучий материал принять форму компактной полосы и циркулировать вокруг оси упомянутой технологической области в виде турбулентного потока; причем ожижающий газ содержит кислород для по меньшей мере частичного сжигания органического материала, содержащегося в черном щелоке;supplying heated fluidizing gas to the process region to generate a vortex fluid stream in said process region so that the fluid of said vortex fluid stream causes the bulk material to take the form of a compact strip and circulate around the axis of the process region as a turbulent stream; moreover, the fluidizing gas contains oxygen to at least partially burn the organic material contained in the black liquor;
подачу черного щелока в упомянутую компактную полосу сыпучего материала и переработку черного щелока в упомяутом псевдоожиженном слое таким образом, чтобы газифицировать органические материалы, содержащиеся в упомянутом черном щелоке;feeding black liquor into said compact strip of bulk material and processing black liquor in said fluidized bed so as to gasify the organic materials contained in said black liquor;
извлечение органического материала из упомянутого черного щелока в виде отходящего газа из упомянутого псевдоожиженного слоя;recovering organic material from said black liquor in the form of exhaust gas from said fluidized bed;
извлечение неорганического материала из упомянутого черного щелока в виде твердого вещества из упомянутого псевдоожиженного слоя.recovering inorganic material from said black liquor as a solid from said fluidized bed.
32. Способ по п.21, в котором сырьевой материал, подаваемый для варки целлюлозы, подвергли раздавливанию для удаления из него узлов и расщеплению в продольном направлении.32. The method according to item 21, in which the raw material supplied for pulping, was crushed to remove nodes from it and split in the longitudinal direction.
33. Способ по п.32, в котором раздавливание производят с помощью пары рифленых валов, вращаемых в противоположных направлениях, между которыми пропускают сырьевой материал.33. The method according to p, in which the crushing is performed using a pair of corrugated shafts, rotated in opposite directions, between which the raw material is passed.
34. Способ по п.32, в котором расщепление производят с помощью пары колковых валов, между которыми пропускают раздавленный материал.34. The method according to p, in which the splitting is performed using a pair of ring shafts between which crushed material is passed.
35. Применение гидроксида кальция в качестве добавки при натронной варке целлюлозы из травянистого исходного материала с получением целлюлозной массы, для торможения образования накипи во время концентрирования черного щелока и для регенерации компонентов при переработке черного щелока, полученного, по меньшей мере частично, путем промывки целлюлозной массы.35. The use of calcium hydroxide as an additive in the pulping of pulp from a grassy source material to obtain pulp, to inhibit the formation of scale during the concentration of black liquor and for the regeneration of components in the processing of black liquor obtained, at least in part, by washing the pulp .
36. Применение по п.35, где черный щелок получают частично из варочного котла и частично из процесса промывки целлюлозной массы.36. The application of clause 35, where the black liquor is obtained partly from the digester and partly from the washing process of the pulp.
37. Применение по п.35 или 36, где кремнезем содержится в упомянутом черном щелоке в форме силиката кальция, при, по существу, исключении присутствия кремнезема в форме силиката натрия.37. The application of claim 35 or 36, wherein the silica is contained in said black liquor in the form of calcium silicate, with substantially eliminating the presence of silica in the form of sodium silicate.
38. Применение по п.35, при котором во время промывки добавляют флокулянт для подавления диспергирования силиката кальция.38. The application of claim 35, wherein a flocculant is added during washing to suppress dispersion of calcium silicate.
39. Применение по п.38, где упомянутый флокулянт является полиакриламидом.39. The use of claim 38, wherein said flocculant is a polyacrylamide.