WO2011138355A2 - Method for producing pulp and at least one organic liquid or liquefiable valuable material with exhaust gas recycling - Google Patents

Method for producing pulp and at least one organic liquid or liquefiable valuable material with exhaust gas recycling Download PDF

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WO2011138355A2
WO2011138355A2 PCT/EP2011/057098 EP2011057098W WO2011138355A2 WO 2011138355 A2 WO2011138355 A2 WO 2011138355A2 EP 2011057098 W EP2011057098 W EP 2011057098W WO 2011138355 A2 WO2011138355 A2 WO 2011138355A2
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Stefan Bitterlich
Stephan Deuerlein
Otto Machhammer
Dirk Klingler
Emmanouil Pantouflas
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Basf Se
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    • C10G1/02Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
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    • Y02P30/20Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of pulp and at least one organic liquid or liquefiable recyclable material, wherein a waste gas stream obtained during the production of the valuable material is recycled to the pulp process and utilized therein.
  • cellulose is the most important representative in the group of organic biopolymers and a very versatile raw material.
  • biomass available as a source of raw materials, however, cellulose hardly ever occurs in pure or sufficiently enriched form, but essentially as a constituent of lignocellulose.
  • the chemical digestion of lignocellulose results in a pulp called pulp, which consists mainly of cellulose.
  • Pulp is the basis for making wood-free paper that has the property of not yellowing.
  • the pulp for paper is mainly made from wood chips (wood chips), but other vegetable fibers are used.
  • pulp processes There are two main types of pulp processes which are dominant in the market: the acid sulphite (after Mitscherlich) and the alkaline sulphate process.
  • Today mainly the sulphate process, which is also called Kraft process, is used worldwide. It is named after the Na2S0 4 added as a make-up chemical in the recovery of the pulping chemicals.
  • the active substances are caustic soda and sodium sulfide.
  • WO 2006/031 175 describes a process for the isolation of lignin from a black liquor, in which they are acidified and dewatered to precipitate the lignin.
  • US 2,057,117 discloses a process for producing vanillin which comprises heating a starting material selected from lignocellulose, a crude lignin extract and lignosulfonic acid with an aqueous alkali metal hydroxide solution under elevated pressure and adding sulfuric acid to the resulting reaction mixture to form organic To precipitate components and the vanillin in a soluble form.
  • WO 99/10450 describes a process for converting lignin into a hydrocarbon fuel.
  • Lignin undergoes base-catalyzed depolymerization and subsequent hydroprocessing.
  • This hydroprocessing involves hydrodeoxygenation and mild hydrocracking. The latter is carried out under conditions in which a partial hydrogenation of the aromatic rings takes place.
  • WO 2008/027699 A2 describes a process in which lignin originating from a pyrolysis of biomass is decarboxylated and hydrodeoxygenated after separation of water-soluble constituents and the organic products from this process step are subsequently subjected to hydrocracking.
  • WO 2010/026244 describes an integrated process for the production of pulp and of at least one low molecular weight valuable material in which
  • Cellulose-depleted fraction comprises at least part of the treatment medium from step a),
  • step d) isolated from the treatment product obtained in step c) the valuable material (s).
  • a cellulose-enriched fraction and a fraction enriched in lignin are isolated from the digested material, the lignin-enriched fraction is subjected to depolymerization, and an aromatic compound is isolated from the polymerization product.
  • WO 2009/108601 describes a process for producing a starting material for biorefinery processes for producing a biofuel from a lignin-containing starting material. Lignin is extracted from a black liquor of the pulping
  • the hydroprocessing can also be carried out in two stages. The process can be carried out either at a refinery site to which lignin or black liquor is being transported, or directly at the site of a paper mill. The subsequent to the hydroprocessing biorefinery process is not described in detail.
  • WO 2009/108599 has a disclosure content comparable to WO 2009/108601 with a focus on papermaking.
  • US 2009/0227823 describes a process for preparing at least one liquid hydrocarbon product from a solid hydrocarbon feedstock (eg, a lignocellulosic material) by subjecting the feedstock to catalytic pyrolysis and subjecting the pyrolysis products to a catalyzed follow-up reaction to give liquid products.
  • a solid hydrocarbon feedstock eg, a lignocellulosic material
  • lignocellulosic materials can in principle be converted to three routes into liquid fuels, which differ in their primary step: gasification to syngas, pyrolysis to bio-oil, hydrolysis with the production of sugars and lignin.
  • the bio-oils obtained in the pyrolysis can then be subjected to hydrodeoxygenation in the presence of hydrogen or steam reforming.
  • the invention relates to an integrated process for the production of pulp and at least one organic liquid or liquefiable recyclable material, in which one provides a lignocellulose-containing starting material and subjected to digestion with an aqueous-alkaline treatment medium from the digested material, a cellulose-enriched fraction and an Cellulose-depleted black liquor which comprises at least part of the treatment medium from step a), c) the black liquor is subjected to a treatment to obtain at least one organic liquid or liquefiable valuable material and at least one exhaust gas stream, d) at least one of the exhaust gas streams obtained in step c) is recycled and utilized in the process for producing pulp.
  • An organic liquid or liquefiable recyclable material is understood as meaning an organic compound or a composition of at least two organic compounds which are liquid under normal conditions (0 ° C., 1013 mbar) or liquefiable without decomposition.
  • Liquefaction refers to the transition from the solid to the liquid state of matter in the sense of melting and not solubilization with the addition of a solvent.
  • the organic liquid or liquefiable recyclable material is z. B. selected from unfunctionalized and functionalized aliphatic, cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons. These include, in particular, alkanes (such as pentane, hexane, etc.), alkenes, alkadienes, alkanols (such as methanol, ethanol, etc.), aliphatic aldehydes (such as acetaldehyde, etc.), cyloalkanes, cycloalkenes, cycloalkadienes, cycloalkanols, cycloalkadienols , Cycloalkanpolyole with more than two OH groups and unfunctionalized and functionalized aromatic hydrocarbons.
  • alkanes such as pentane, hexane, etc.
  • alkenes such as methanol, ethanol, etc.
  • alkanols such as methanol, ethanol, etc.
  • the organic liquid or liquefiable recyclable material is preferably selected from unfunctionalized and functionalized aromatic hydrocarbons.
  • Functionalized aromatic hydrocarbons preferably have at least one substituent selected from C 1 -C 4 -alkyl, OH, C 1 -C 4 -alkoxy, formyl, C 1 -C 4 -acyl and combinations thereof.
  • the organic liquid or liquefiable recyclable material is in particular selected from benzene, alkylated benzenes (for example toluene and xylenes), higher condensed aromatic hydrocarbons, mono-, di- and polyalkylated higher-condensed aromatics, phenol, mono-, di- and polyalkylated Phenols, more highly condensed aromatics having one, two or more than two OH groups, mono-, di- or higher alkylated, more highly condensed aromatics having one, two or more than two OH groups, alkoxylated derivatives of the aforementioned aromatic alcohols and Mixtures thereof.
  • the organic liquid or liquefiable valuable material produced according to the invention is an aromatic compound with a high content of mononuclear, low or unalkylated aromatics.
  • An aromatics composition with a high content of mononuclear, low or non-alkylated aromatics is understood to mean a composition which, based on its total weight, contains at least 50% by weight of mononuclear aromatic compounds.
  • the organic liquid or liquefiable recyclable material produced according to the invention preferably contains at least 70% by weight, more preferably at least
  • black liquor means a cellulose-depleted fraction from the aqueous-alkaline digestion of a lignocellulose-containing starting material by the kraft process (sulfate process) for producing pulp.
  • the "black liquor” used in step c) can also be a lignin-containing material in which at least part of the compounds other than lignin is removed from the black liquor isolated in step b) before further treatment in step c) ,
  • the fraction obtained from the black liquor by removing at least part of the compounds other than lignin is also referred to below as the "lignin-enriched fraction".
  • Suitable lignin-containing materials for use in step c) are pure lignin and lignin-containing black liquor compositions. In this case, the lignin content is not critical in many areas, only if the lignin content is too low can the process no longer be operated economically.
  • pyrolysis is in the context of the invention, a thermal treatment of
  • a small amount is to be understood as meaning an amount which is significantly less than the amount necessary for a complete oxidation of the carbon contained in the material used for the pyrolysis to CO2.
  • the amount of molecular oxygen fed in the pyrolysis is preferably at least 50 mol%, more preferably at least 75 mol%, in particular at least 90 mol%, below the amount necessary for complete oxidation of the material used for the pyrolysis contained carbon to CO2 is necessary.
  • Pyrolysis is generally endothermic.
  • dealkylation refers to a reaction of the substituted and / or polynuclear aromatic compounds present in an aromatic composition in the presence of hydrogen and / or water vapor, wherein these are at least partially converted so that substituents are replaced by hydrogen and / or several compounds containing aromatic nuclei are cleaved to compounds with a smaller number of nuclei.
  • the substituents replaced by hydrogen are here selected from among alkyl groups, hydroxy groups, alkoxy groups, aryloxy groups, etc.
  • the term “dealkylation” also encompasses various reactions which are associated with a reduction in molecular weight, such as dehydroxylation, dealkoxylation, aromatics. tenspaltung.
  • Aromatea cleavage refers to a reaction in which essentially the number of aromatic nuclei per molecule is reduced without the aromatic nuclei themselves being destroyed.
  • offgas stream designates gas streams of different composition, such as are obtained in the treatment of the black liquor for the production of the organic liquid or liquefiable recyclable material.
  • Normal conditions are within the scope of the invention 0 ° C and 1013 mbar (according to DIN 1343).
  • the black liquor or a lignin-enriched fraction obtainable from the black liquor is subjected to pyrolysis for the digestion. This usually results in organic components that are not volatile under the pyrolysis. These remain z. B. in the catalyst bed or are located on the inert granular aggregate of a fluidized bed reactor. Combustion of these non-volatile components results in a burn-off gas that is suitable for recirculation as an exhaust gas stream.
  • the exhaust gas stream contains at least one of the following components CO2, CO, H2O, O2, SO2 and mixtures thereof.
  • the black liquor or a lignin-enriched fraction obtainable from the black liquor is subjected to pyrolysis to digest.
  • the resulting digestion products are a separation step, such. As condensation or absorption subjected.
  • gaseous, secured to organic liquid or liquefiable recyclables fraction result, which is suitable for recycling as exhaust gas flow.
  • a liquid or solid fraction may also result as the effluent stream suitable for recycle to the process of producing pulp, such as an exhaust gas stream.
  • a liquid or solid fraction may be obtained, for example, when the (originally gaseous) digestion products are subjected to an additional separation into at least two fractions in which the substance is subjected to flow in liquid form. siger or solid form.
  • Such a fuel stream then constitutes an exhaust gas stream in the sense of the invention.
  • All streams which are originally gaseous in the process can be exhaust gas streams in the sense of the invention.
  • the black liquor or lignin-enriched fraction obtainable from the black liquor is subjected to digestion to obtain a digestion product which is subsequently separated and subjected to dealkylation.
  • the dealkylation product is subjected to separation whereby at least one organic liquid or liquefiable recyclable material and at least one stream enriched in components which are more volatile than the organic valuable material are obtained.
  • the enriched in lighter than the organic material volatile components stream is suitable as an exhaust gas stream.
  • the exhaust gas stream contains H, H2O, CO, CO2, volatile organic components, such as methane, H2S, etc.
  • the black liquor or a lignin-enriched fraction obtainable from the black liquor is subjected to digestion, whereby a digestion product is obtained and then the resulting digestive material is subjected to a dealkylation.
  • the dealkylation product is subjected to separation to give a stream E1) enriched in mononuclear, low or unalkylated aromatics and stream E2) enriched in low or non dealkylated aromatics.
  • the enriched in low or non-dealkylated aromatics stream E2) is suitable as an exhaust gas stream.
  • the exhaust stream contains one or more components selected from mono-, di-, and polyalkylated phenols; Alkoxyphenols, such as methoxyphenols; polyalkylated benzenes; Compounds containing two or more aromatic rings and mixtures thereof. These components are referred to below as "low or non dealkylated aromatics”.
  • Stream E2 may be subjected to further separation to yield a fraction enriched in compounds which are substantially non-dealkylatable under the process conditions.
  • the exhaust gas stream comprises the composition of synthesis gas.
  • synthesis gas is explained below.
  • the exhaust gas stream contains at least one sulfur compound, in particular H2S.
  • synthesis gas in the context of the invention refers to a carbon monoxide and hydrogen-containing gas mixture. This gas mixture may additionally contain other gases, such as CO 2, CH 4, etc.
  • the process according to the invention makes it possible to produce synthesis gas with a high content of carbon monoxide and hydrogen.
  • a lignocellulose-containing starting material (lignocellulosic material) is provided in step a) of the process and subjected to digestion by the kraft process (sulfate process).
  • the digestion allows at least partial separation of the lignocellulose-containing starting material into cellulose and cellulose impurities.
  • the cellulose impurities include lignin, hemicelluloses, silicates, extractable low molecular weight organic compounds (so-called extractives such as terpenes, resins, fats), polymers such as proteins, nucleic acids and gum (so-called exudate), etc.
  • extractives such as terpenes, resins, fats
  • polymers such as proteins, nucleic acids and gum (so-called exudate), etc.
  • These cellulose accompanying substances are in usually components of the isolated in step b) black liquor.
  • Lignin is a biopolymer whose basic unit is essentially phenylpropane, which, depending on the natural source, may be substituted with one or more methoxy groups on the phenyl rings and with a hydroxy group on the propylene units. Therefore, typical structural units of lignin are p-hydroxyphenylpropane, guaiacylpropane and syringylpropane, which are linked by ether bonds and carbon-carbon bonds.
  • lignocellulosic materials are, for. B. from wood and vegetable fibers as starting material is available.
  • Preferred lignocellulosic materials are those of wood and residues of the woodworking industry. These include z. B. the various types of wood, ie hardwoods, such as maple, birch, pear, oak, alder, ash, eucalyptus, hornbeam, cherry, linden, walnut, poplar, willow, etc. and conifers, such as Douglas fir, spruce, yew, Hemlock, pine, larch fir, cedar, etc.
  • Wood can be distinguished not only in deciduous and coniferous wood, but also in so-called "hardwoods” and “softwoods”, which is not synonymous with the terms deciduous or coniferous wood.
  • Soft wood in contrast to hardwood, means lighter wood (ie wood with a density of less than 0.55 g / cm 3 , such as willows, poplars, lime trees and almost all softwoods).
  • all hardwoods and all softwoods are suitable for use in the process according to the invention.
  • the wood used in the process according to the invention can also be used in ready-made form, for. In the form of pellets. Suitable residues in the woodworking industry In addition to wood waste, sawdust, parquet sanding dust, etc. are also suitable.
  • Suitable lignocellulosic materials continue to be natural fiber materials such as flax, hemp, sisal, jute, straw, coconut fibers, switchgrass (Panicum virgatum) and other natural fibers. Suitable lignocellulosic materials also fall as a residue in agriculture, z. B. in the harvest of grain (wheat straw, corn straw, etc.), corn, sugar cane (bagasse), etc. Suitable lignocellulosic materials are also available as a residue in forestry, z. In the form of branches, barks, woodchips, etc. A good source of lignocellulosic materials are also short rotation crops, which enable high biomass production in a relatively small area.
  • a lignocellulose-containing material is subjected to digestion in an aqueous-alkaline treatment medium by the kraft process (sulfate process). It may be advantageous to subject the lignocellulose-containing starting material to at least one pretreatment step before digestion.
  • a mechanical comminution of cellulose-containing starting material eg. B. by shredding (shredding) and / or grinding. Due to their material properties, fiber-containing materials are preferably not subjected to pressure-shear comminution but to impact crushing. Suitable grinding devices are hammer mills, grinders operating on the principle of jet milling and beater wheel mills. The latter are especially suitable for high throughputs.
  • Suitable mineral acids are, for. As hydrochloric acid and especially sulfuric acid.
  • the treatment with steam is preferably carried out at a temperature in the range of about 1 10 to 300 ° C, particularly preferably 120 to 250 ° C.
  • Treatment of the lignocellulose-containing starting material with mineral acid and / or steam prior to digestion with an aqueous-alkaline treatment medium causes at least partial hydrolysis of the hemicelluloses contained in the lignocellulosic material.
  • prehydrolysis usually involves dissolving 10 to 15% by weight of the lignocellulosic material, based on the total weight, in solution. In the case of deciduous trees, 15 to 20% by weight of the lignocellulosic material, based on the total weight, generally dissolve in solution.
  • the digestion in step a) is carried out by the kraft process (sulfate process).
  • the treatment medium used in step a) then contains as main components at least one base and at least one alkali metal sulfide in an aqueous medium. Suitable bases are alkali and alkaline earth metal hydroxides, e.g.
  • sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, calcium bicarbonate or magnesium bicarbonate, alkali metal and alkaline earth metal carbonates eg.
  • Preferred bases are sodium hydroxide, potassium hydroxide and mixtures thereof. Particularly preferred as the base is sodium hydroxide.
  • the treatment medium used in step a) contains NaOH and at least one sulfur-containing compound, preferably Na 2 S and / or NaHS, in an aqueous medium.
  • the treatment medium used in step a) contains NaOH, Na 2 S and / or NaHS, Na 2 CC “3 and Na 2 SO 4 in an aqueous medium.
  • the digestion of the lignocellulose-containing starting material with at least one aqueous-alkaline treatment medium in step a) at a temperature in a range of 50 to 300 ° C., more preferably from 70 to 250 ° C.
  • the temperature in the course of the digestion in step a) is increased successively or continuously until the desired final temperature is reached.
  • This can z. B. the digestion in a first stage at a temperature in the range of about 50 to 130 ° C and in a second stage in a range of about 130 to 250 ° C.
  • the duration of the first stage is z. B. 5 to 50%, based on the total digestion time.
  • the heating takes place with customary devices, for. B. by heat exchangers, heat baths, gas burners, etc. Also possible is the use of heat obtained in other areas of the process according to the invention, for. B. from the combustion of the resulting in the production of organic liquid or liquefiable recyclable waste gas stream.
  • the pressure during the digestion in step a) is generally in the range from 0.1 bar to 100 bar, preferably 1 bar to 10 bar. In a special version, working at ambient pressure.
  • the duration of the digestion in step a) is generally 0.5 minutes to 7 days, preferably 5 minutes to 96 hours.
  • the digestion in step a) can take place in one or more stages. In the simplest case, the digestion in step a) takes place in one stage. In a suitable embodiment of a two-stage digestion z. B. a subsequent stage at an elevated temperature and / or an elevated pressure than the previous stage. In a multi-stage digestion, the digested material from only one of the stages or from several stages for further processing in step b) can be used. The condition for this, however, is that the material used for further processing in step b) is a black liquor.
  • the treatment medium used in step a) is capable of solubilizing at least part of the cellulose impurities of the lignocellulose-containing starting material under the pulping conditions specified below.
  • at least a partial, preferably substantially complete, solubilization of the ligin contained in the lignocellulose-containing starting material takes place.
  • preferably at least 50% by weight, more preferably at least 75% by weight, based on the total weight of the lignin contained in the lignocellulose-containing starting material are solubilized.
  • the cellulose contained in the lignocellulose-containing starting material is not or only partially solubilized in the treatment medium. This means that preferably at most 20% by weight, particularly preferably at most 10% by weight, based on the total weight of the cellulose contained in the lignocellulose-containing starting material, are solubilized.
  • the term "solubilization” refers to the conversion into a liquid state and comprises the generation of solutions of the cellulase accompanying substances (especially of lignin-containing solutions) as well as the conversion into a different solubilized state.
  • a lignocellulosic component is converted to a solubilized state, the individual molecules, e.g. B. polymer molecules, not necessarily completely surrounded by a solvation shell. It is essential that the lignocellulosic component changes to a liquid state as a result of the solubilization.
  • Solubilisates according to the invention are thus also colloidal solutions, microdispersions, gels, etc. Isolation of cellulose and black liquor (step b))
  • step b a cellulose-enriched fraction and a cellulose-depleted black liquor are isolated from the digested material.
  • step b) the isolation of the cellulose-enriched fraction and the cellulose-depleted fraction (s) is carried out by filtration, centrifugation, extraction, precipitation, distillation, stripping or a combination thereof.
  • the person skilled in the art can control the composition of the cellulose-depleted black liquor via the isolation process.
  • step b) the isolation of the cellulose-enriched fraction and the black liquor by filtration or centrifugation.
  • Usual filtration methods are z. Cake and depth filtration (eg, described in A. Rushton, AS Ward, RG Holdich: Solid-Liquid Filtration and Separation Technology, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1996, pages 177ff., KJ Ives, in A.
  • Rushton (A. Hg.): Mathematical Models and Design Methods in Solid-Liquid Separation, NATO ASI Series E No. 88, Martinus Nijhoff, Dordrecht 1985, pages 90ff.) And crossflow filtrations (eg described in J. Altmann, S. Ripperger, J. Membrane Sci. 124 (1997), pages 1 19-128). Usual centrifugation methods are z. See G. Hultsch, H. Wilkesmann, "Filtering Centrifuges," DB Purchas, Solid-Liquid Separation, Upland Press, Croydon 1977, pp. 493-559, and H. Trawinski, The Equivalent Purification Plane of Centrifuges, Chem.
  • Suitable apparatus for working up by distillation include distillation columns, such as tray columns, which may be equipped with bells, sieve plates, sieve trays, packings, random packings, valves, side draws, etc., evaporators, such as thin film evaporators, falling film evaporators, forced circulation evaporators, Sambay evaporators, etc., and combinations from that.
  • the removal of at least a portion of the liquid components from the black liquor already takes place in the context of the process for the production of pulp, ie in step b).
  • step c) z.
  • Legs Black liquor are used, which is taken before or during the individual evaporation steps of the underlying pulp process.
  • the black liquor obtained in step b) contains lignin as one of its essential components. Furthermore, the black liquor isolated in step b) contains at least part of the treatment medium from step a).
  • the black liquor isolated in step b) contains the following components:
  • the organic components other than lignin, hemicellulose and cellulose are selected, for example, from decomposition products of lignin, hemicellulose and / or cellulose, extractable low molecular weight organic compounds (so-called extract substances, such as terpenes, resins, fats), polymers, such as proteins, nucleic acids and vegetable gums ( so-called exudate).
  • extract substances such as terpenes, resins, fats
  • polymers such as proteins, nucleic acids and vegetable gums ( so-called exudate).
  • the inorganic constituents from the lignocellulose-containing starting material include silicates.
  • the inorganic pulping chemicals are selected from those previously mentioned in step a). Specifically, the inorganic digestion chemicals are selected from NaOH, Na 2 S, Na 2 CO 3 and Na 2 SO 4 .
  • the black liquor has, for example, a solids content in the range of about 10 to 70 wt .-%.
  • the black liquor isolated in step b) preferably has a lignin content of from 1 to 50% by weight, particularly preferably from 3 to 30% by weight, based on the solids content of the black liquor.
  • the black liquor isolated in step b) preferably has a sulfur content of from 0 to 20% by weight, particularly preferably from 0.4 to 4% by weight, based on elemental sulfur and the solids content of the black liquor. Production of a valuable substance and an exhaust gas stream from the black liquor (step c))
  • At least part of the compounds other than lignin are removed from the black liquor.
  • the fraction obtained from the black liquor by removing at least part of the compounds other than lignin is also referred to as "lignin-enriched fraction" hereinafter).
  • the components removed from the black liquor are preferably fed to a further work-up and / or thermal utilization, preferably within the scope of the cellulose production process from which the black liquor was obtained.
  • the components which are at least partially removed from the black liquor are preferably selected from organic components and / or inorganic process chemicals.
  • the pH of the black liquor may first be adjusted to a suitable value.
  • the black liquor can be added to adjust the pH with an acid or an acid-forming component.
  • Suitable acids and acid-forming components are, for.
  • mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid.
  • CO2 or the resulting carbon dioxide with water.
  • CO2 is used from an exhaust gas stream of the production of the liquid or liquefiable organic valuable material or from the integrated pulp process. Suitable is z.
  • a black liquor combustion recovery boiler
  • lime kiln lime kiln.
  • the exhaust gas can be introduced into the lignin-containing fraction either directly or after separation from the other components (for example by means of a washing process, such as a Benfield wash).
  • a washing process such as a Benfield wash
  • the use of CO2 to adjust the pH of black liquor is associated with lower costs than the use of other acids and, as a rule, also allows good integration into the pulp process.
  • the pH of the black liquor is lowered to a value of at most 10.5.
  • the isolation of the precipitated lignin is preferably carried out by a filtration process. Suitable filtration methods are those mentioned above. If desired, the isolated lignin can be subjected to at least one further work-up step. This includes z. B.
  • a further cleaning preferably a wash with a suitable washing medium.
  • suitable washing media are for.
  • mineral acids such as sulfuric acid, preferably in aqueous solution.
  • a black liquor from the Kraft digestion is first acidified to CO2 to precipitate at least a portion of the lignin contained, then the precipitated lignin is isolated by filtration and the filtrate subjected to a wash with sulfuric acid.
  • the black liquor or the lignin-enriched fraction is preferably subjected to treatment for treatment.
  • the digested material obtained in the digestion of the black liquor or lignin-enriched fraction is subjected to dealkylation for further treatment.
  • a specific embodiment is a process in which, in step c): c1), if appropriate, removing from the black liquor at least a portion of the compounds other than lignin to obtain a lignin-enriched fraction, c2) the black liquor or the lignin-enriched product obtained in step c1) Subjecting the fraction to a digestion, optionally separating the digested material obtained in step c2) into at least one aromatics-enriched fraction C1) and at least one aromatics-depleted fraction C2), c4) the digestion product from step c2) or the aromatic-enriched fraction C1) from step c3) into a dealkylation zone and reacting in the presence of hydrogen and / or water vapor, c5) takes a discharge from the dealkylation zone and subjects it to a separation, whereby at least one organic liquid or liquefiable recyclable material and at least one stream enriched in more easily than the organic valuable material is obtained.
  • step c) of the process according to the invention a final product is obtained which contains components whose average molecular weight is significantly below the average molecular weight of the components contained in the lignocellulose-containing starting material.
  • the digestion product obtained in the digestion in step c) (especially in step c2)) predominantly comprises components having a molecular weight of at most 500 g / mol, more preferably of at most 400 g / mol, in particular of at most 300 g / mol ,
  • the digestion in step c) (especially in step c2)) can in principle take place according to two variants, which are described in detail below.
  • the first variant comprises a pyrolysis and leads accordingly to a pyrolysis product.
  • the second variant comprises a reaction in the presence of a liquid digestion medium and leads accordingly to a product of the liquid digestion. 1 .
  • the black liquor or the lignin-enriched fraction in step c) (especially in step c2)) is subjected to pyrolysis.
  • the final product is at least partially gaseous.
  • the pyrolysis can be carried out batchwise or continuously. Continuous pyrolysis is preferred.
  • the pyrolysis takes place in at least one pyrolysis zone.
  • the black liquor or the lignin-enriched fraction can by means of suitable transport facilities, such as. B. screw conveyor or pneumatic conveying, are registered in a pyrolysis zone.
  • the black liquor, especially the lignin-enriched fraction is preferably used in predominantly solid form.
  • Predominantly solid form in the context of the invention means that the substance is known to those skilled in the method for solid support (see, for example, Perry's chemical engineers' handbook, published by Robert H. Perry, Don W. Green, Issue 8, published by McGraw-Hill, 2008) is accessible.
  • the black liquor, especially the lignin-enriched fraction then z. B. used as a moist or predried solid.
  • the pyrolysis zone may be designed in various embodiments, for. B. as a rotary kiln or fluidized bed. Both stationary and circulating fluidized beds are suitable. In the fluidized bed, a fluidizing gas (preferably water vapor, carbon dioxide, nitrogen or a gas mixture from one of the subsequent process steps) and a granular additive inert under the given conditions are also supplied. Particularly suitable as an additive is quartz sand. Such a fluidized bed process is z. For example, in US 4,409,416 A described.
  • the pyrolysis zone comprises at least one fixed bed.
  • the fixed beds may comprise at least one inert fixed bed and / or at least one catalytically active fixed bed. If the process according to the invention is operated with at least one fixed bed as the pyrolysis zone, then an interval operation may be advantageous in which a pyrolysis phase is followed by a combustion phase in order to remove low-volatility components from the fixed bed.
  • the pyrolysis is not carried out with the addition of hydrogen.
  • the hydrogenating reaction essentially takes place in the dealkylation step (especially in step c4)).
  • the pyrolysis is carried out with the addition of hydrogen.
  • This embodiment of the pyrolysis can also be referred to as hydrocracking.
  • hydrocracking the lignin content of the black liquor or of the lignin-enriched fraction is completely or partially split into low-molecular fractions by the action of hydrogen.
  • the pyrolysis with the addition of hydrogen is preferably carried out in suspension. It is furthermore preferably carried out using a catalyst and / or under high pressure. Such a method is z. In US 4,420,644 and in H. L. Churn et al., Adv. Solar Energy, Vol. 4 (1988), 91 et seq.
  • a vaporized black liquor from the kraft process is used for pyrolysis.
  • a method is z.
  • the black liquor is predominantly in solid form in front.
  • the also incurred solid residue can, for. B. be returned to the pulping process.
  • the pyrolysis in step c) (especially in step c2)) can, if desired, be carried out in the presence of at least one pyrolysis catalyst.
  • Silicic acid, alumina, aluminosilicates, layered aluminosilicates and zeolites such as mordenite, faujasite, zeolite X, zeolite-Y and ZSM-5, zirconia or titania.
  • the temperature in the pyrolysis is preferably in a range of 200 to 1500 ° C, more preferably 250 to 1000 ° C, especially 300 to 800 ° C.
  • the pressure in the pyrolysis is preferably in a range of 0.5 to 250 bar (absolute), preferably 1, 0 to 40 bar (absolute).
  • the residence time at the pyrolysis temperature can be a few seconds to several days. In a specific embodiment, the residence time at the pyrolysis temperature is 0.5 second to 5 minutes, more specifically 2 seconds to 3 minutes.
  • the residence time especially in the case of a fluidized-bed reactor, results from the quotient of the total volume of the reactor to the volume flow of the fluidizing gas under the pyrolysis conditions.
  • Suitable processes for the catalyzed or uncatalyzed pyrolysis of lignin are e.g. In WO 96/09350 (Midwest Research Institute, 1996) or US 4,409,416 (Hydrocarbon Research Institute, 1983), to which reference is hereby made.
  • the black liquor or the lignin-enriched fraction is converted to a pyrolysis product which is at least partly gaseous ("pyrolysis gas") under the conditions of pyrolysis.
  • a pyrolysis product may result that is partially liquid and / or solid under the conditions of pyrolysis.
  • composition of the pyrolysis product may vary depending on the black liquor or the lignin-enriched fraction.
  • the digestion product obtained during pyrolysis in step c) contains substituted aromatics and / or polynuclear aromatics.
  • the digestion product may contain, in addition to aromatics, other components which are selected from water vapor, inert gas (eg., Nitrogen), non-aromatic hydrocarbons, H2, CO, CO2, sulfur-containing compounds, such as. B. H2S, SO2, etc., and mixtures thereof.
  • the non-aromatic hydrocarbons are preferably degradation products, such as methane.
  • step c) an exhaust gas stream is obtained in step c) of the process, which is subsequently recycled (in step d)) into the process for the production of pulp and utilized therein.
  • step c) comprises pyrolysis
  • organic components generally result which can not be vaporized under the pyrolysis conditions. These remain z. B. in the catalyst bed or are located on the inert granular aggregate of a fluidized bed reactor. Combustion of these non-volatile components results in a burn-off gas that is suitable for recirculation as an exhaust gas stream.
  • the exhaust gas stream contains at least one of the following components CO2, CO, H2O, O2, SO2 and mixtures thereof.
  • a discharge from the pyrolysis zone containing non-volatile or low-volatile components may be brought into contact with an oxygen-containing gas at elevated temperatures after separation from the pyrolysis gas in a suitable device (eg cyclone).
  • a suitable device eg cyclone
  • pyrolysis of the black liquor or lignin enriched fraction may be discontinued and the pyrolysis zone itself contacted with an oxygen-containing gas at elevated temperatures to remove non-volatile or low-volatility components.
  • the temperature for obtaining the exhaust gas stream is preferably in the range from 400 to 2000 ° C., particularly preferably from 600 to 1500 ° C., in particular from 700 to 1300 ° C.
  • the offgas stream is obtained.
  • the burning off can take place in the pyrolysis zone itself or in a separate combustion zone. If the process according to the invention is operated with at least one fixed bed as pyrolysis zone, the burnup is preferably carried out in a separate burnup zone.
  • the aggregate is then separated from the resulting effluent and returned to the pyrolysis zone by a suitable conveying device.
  • the burnup can also take place at intervals, with a burnup interval in each case following a pyrolysis interval. In the combustion interval, low-volatility components are removed from the fixed bed and the exhaust gas flow is thereby obtained.
  • the black liquor or the lignin-enriched fraction in step c) (especially in step c2)) is subjected to digestion in the presence of a liquid digestion medium.
  • the digestion product falls at least partially in the liquid phase.
  • the digestion in the liquid phase is in principle possible by a variety of methods, which differ mainly in terms of the digestion medium.
  • the black liquor or the lignin-enriched fraction is preferably subjected to digestion in the presence of an aqueous-alkaline digestion medium. Specifically, it is the digestion medium from step a) of the process according to the invention.
  • the corresponding statements under step a) are hereby fully incorporated by reference.
  • the digestion in the liquid phase in step c) (especially in step c2)) above the ambient temperature.
  • the temperature is preferably in a range of about 40 to 300 ° C, more preferably 50 to 250 ° C.
  • the temperature is initially increased successively or continuously during the course of the treatment until the desired final temperature is reached.
  • the liquid phase digestion in step c) may be at reduced pressure, at ambient pressure or above ambient pressure.
  • the pressure in step a) is generally in a range of 0.01 bar to 300 bar, preferably 0.1 bar to 100 bar.
  • the duration of the digestion in step c) is generally 0.5 minutes to 7 days, preferably 5 minutes to 96 hours.
  • the digestion is carried out in close proximity to the site of pulp production in order to minimize the transport costs for the cellulose-depleted fraction, especially a black liquor.
  • the transport preferably takes place via pipeline.
  • the digestion product obtained in the digestion in the presence of a liquid digestion medium in step c) contains substituted aromatics and / or polynuclear aromatics.
  • the separation and further treatment of the digestion product obtained in the presence of a liquid digestion medium in step c) (especially in step c2)) will be described in more detail below (especially in step c3)).
  • the digestion product obtained in step c2) can be used without further separation and / or treatment for dealkylation in step c4).
  • the digestion product obtained by digesting the black liquor or a lignin-enriched fraction is subjected to a dealkylation of a separation and / or treatment before it is used.
  • the digestion product obtained in step c2) is subjected to separation and / or treatment in step c3) before it is used in the dealkylation in step c4).
  • step c3) the digested material obtained in step c2) is separated into at least one aromatic-enriched fraction C1) and at least one aromatic-depleted fraction C2).
  • the separation is preferably carried out by distillation, extraction, absorption, membrane processes or a combination thereof.
  • the separation is particularly preferably carried out by distillation, extraction or a combination thereof.
  • the separation in step c3) is preferably carried out by means of distillation and / or extraction.
  • the black liquor or a lignin-enriched fraction thereof is subjected to liquid phase digestion in step c2) and comprises, in step c3), separation into at least one aromatics enriched fraction C1) and at least one aromatics-depleted fraction C2) an extraction and / or distillation.
  • the pH of the discharge from a liquid phase digestion in step c2) is adjusted to a desired value.
  • a digestion product which has been obtained by digestion in the presence of an alkaline digestion medium from the kraft process is used in step c3).
  • Suitable acids are, for.
  • mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid and acid-forming compounds such as CO2 and H2S.
  • CO2 is used from an exhaust gas stream of the process according to the invention or the pulp process coupled with the process according to the invention. Suitable is z.
  • the exhaust gas can be introduced into the digestion product either directly or after separation from the other components (eg by means of a washing process, such as a Benfield wash).
  • a washing process such as a Benfield wash.
  • the use of CO2 to adjust the pH is thus associated with lower costs than with the use of other acids and also generally allows a good integration into a pulp process.
  • the hydroxyaromatics obtained in the digestion in step c2) are virtually completely present as salts (phenolates) at pH values above about 9. By previously lowering the pH to a value ⁇ 9, preferably ⁇ 8, effective separation by distillation and / or extraction is facilitated.
  • the distillative separation of the product obtained in step c2) from the digestion in the liquid phase can be carried out by customary methods known to the person skilled in the art, an aromatics-enriched distillate being obtained.
  • an aromatics-enriched distillate being obtained.
  • the distillation product obtained is enriched in aromatics with respect to the digestion product used and is suitable, if appropriate after removal of the aqueous phase, as feedstock for the dealkylation in step c4).
  • the separation of the product obtained in step c2) from the digestion in the liquid phase is also preferably carried out by extraction.
  • at least part of the aromatics obtained in the digestion in step c2) is separated, while the remaining residue (low-aromatic organic components, inorganic process chemicals, etc.) further processing and / or thermal utilization, preferably in the context of the inventive method or a coupled integrated process to the pulp process can be supplied.
  • a solvent for extraction, a solvent (extractant) can be used in which the aromatics obtained in the digestion are soluble in a sufficient amount and otherwise forms a miscibility gap with the digestion product.
  • the extractant is then intimately contacted with the digestion product obtained in step c2), followed by phase separation.
  • the extraction can be configured in one or more stages.
  • Suitable extractants are organic compounds such as aromatic or non-aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amides, amines and mixtures thereof. These include z. B. benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes, pentane, hexane, heptane, octane, ligroin, petroleum ether, cyclohexane, decalin, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 1 -hexanol, 1 - Heptanol, 1-octanol, methyl ethyl ketone and mixtures thereof.
  • the extractant has a boiling point under normal conditions that is at least 10 K below the boiling point under normal conditions of that aromatic component which boils lowest of the components formed to any appreciable extent in step c2).
  • Extraction may be discontinuous or continuous as described in: K. Sattler, Thermal Separation Methods, Wiley-VCH, Third Essentially Redesigned and Extended Edition, July 2001.
  • discontinuous separation operations can be carried out in cascade succession, with the residue separated from the extraction agent phase in each case being brought into contact with a fresh portion of extraction agent and / or the extractant being passed in countercurrent.
  • discontinuous implementation brings under mechanical movement, for.
  • the digestion product and the extractant in a suitable vessel the mixture is allowed to rest for phase separation and one of the phases is removed by conveniently drawing off the heavier phase at the bottom of the vessel.
  • the extractant and the digestion product are continuously added to suitable apparatus in an analogous manner to the discontinuous variant. The extraction takes place z. B.
  • the separation into at least one aromatics-enriched fraction C1) and at least one aromatic-depleted fraction C2) in step c3) comprises the following substeps: c31) extraction of the digestion product obtained in step c2) to obtain an aromatic c32) optionally separating the extract into an extractant-enriched (and aromatics-depleted) fraction and an aromatic-enriched (and depleted-in) fraction, c33) feeding the feedstock obtained in step c31) to the resulting extract and aromatics; obtained in aromatics enriched extract or obtained in step c32), aromatic-enriched fraction in step c4).
  • the pH of the digestion product obtained in step c2) can be adjusted by adding at least one acid or at least one base.
  • the pH is then preferably adjusted to a value of not more than 9, particularly preferably not more than 8, before the separation of the digestion product by the addition of acid.
  • the pH of the digestion product used in the first stage and the pH of the residue (raffinate) separated from the extractant phase at the respective stage can be adjusted by adding at least one acid or acid-forming compound or at least one base .
  • Suitable acids are, for.
  • mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, or acid-forming compounds such as CO2 and H2S.
  • CO2 is used from a fuel stream of the process according to the invention or the pulp process coupled with the process according to the invention.
  • Suitable is z.
  • the fuel from a black liquor combustion (recovery boiler) or a lime kiln.
  • the waste can be introduced into the digestion product either directly or after separation from the other components (for example by means of a washing process, such as a Benfield wash).
  • Suitable bases are, for.
  • alkali metal bases such as sodium hydroxide or potassium hydroxide
  • alkali metal carbonates such as soda or potassium carbonate
  • alkali metal bicarbonates such as sodium bicarbonate or potassium bicarbonate
  • alkaline earth metal bases such as Calcium hydroxide, calcium oxide, magnesium hydroxide or magnesium carbonate, and ammonia or amines.
  • the separation of the extract in step c32) into an extractant-enriched fraction and an aromatic-enriched fraction C1) is preferably carried out by distillation.
  • distillative separation of the extract in step c32) can be carried out by customary methods known to the person skilled in the art. Suitable processes are described in: K. Sattler, Thermal Separation Methods, Wiley-VCH, Third Essentially Revised and Extended Edition, July 2001.
  • Suitable distillative separation equipment include distillation columns, such as tray columns containing bells, sieve plates, sieve trays, packing , Internals, valves, side vents, etc. may be provided.
  • dividing wall columns which can be provided with side draws, returns, etc.
  • evaporators such as thin film evaporators, falling film evaporators, Sambay evaporators, etc., and combinations thereof.
  • the black liquor or a lignin-enriched fraction thereof is subjected to pyrolysis in step c2) and comprises the separation in step c3) into at least one aromatics-enriched fraction C1) and at least one aromatic-depleted fraction C2) Absorption.
  • the discharged from the pyrolysis discharge can in addition to the pyrolysis gases may still contain fractions of solid and / or liquid components. These are z. For example, low-volatility components (eg coke) formed during pyrolysis. If at least one solid aggregate is used for pyrolysis in step c2), the discharge from the pyrolysis zone may also contain fractions of the aggregate. These solid and / or liquid components may, if desired, in step c3) by means of a suitable device, for. As a cyclone, are separated from the pyrolysis gas. Separate solid additives are preferably recycled to the pyrolysis zone. From aggregates different separated components are recycled. This includes, as described above, z. B.
  • low-volatility components eg coke
  • a discharge from the pyrolysis zone which contains at least one additive and under the pyrolysis low-volatile components in a spatially separated from the pyrolysis zone Ab- fire zone with an oxygen-containing gas, preferably air, bringing into contact, resulting in the burning of resulting in the pyrolysis low volatility components ("coke").
  • an oxygen-containing gas preferably air
  • the aggregate is then separated from the resulting fuel gas and passed through a suitable conveyor in the pyrolysis zone.
  • the fuel gas is at least partially recycled as exhaust gas flow in the pulp process.
  • condensable pyrolysis products i.e., products which are present under normal conditions as liquids or solids
  • condensable pyrolysis products are separated from the effluent from the pyrolysis (optionally after separation of solids and / or liquids).
  • suitable separation processes known to those skilled in the art, such as condensation, absorption, adsorption, membrane separation processes, etc.
  • a preferred variant is an absorption, wherein the discharge from the pyrolysis, preferably after a cooling step in which a condensation of high-boiling components can take place, in a suitable apparatus (eg column) with a stream D1), which is a suitable solvent contains, is brought into contact.
  • the contact apparatus emanates a liquid stream D2) which contains the absorbent and aromatic pyrolysis products and a gaseous stream D3), which is depleted compared to the discharge from the pyrolysis of aromatic pyrolysis products.
  • Stream D2) is, preferably by distillation, fractionated into a fraction D4) enriched in aromatic pyrolysis products relative to D2) and a fraction D5 depleted in aromatic pyrolysis products relative to D2).
  • D4) if necessary after further work-up, as stream C1) in the subsequent Dealkylierungs intimid and D5), after further cooling, led back into the absorption, d. H. D5) is the main component of D1).
  • Another ingredient is a solvent portion, which is added to compensate for solvent losses.
  • Solvents suitable as absorbents are organic compounds such as aromatic or non-aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amides, amines and mixtures thereof. These include z. Benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes; Pentane, hexane, heptane, octane, ligroin, petroleum ether, cyclohexane, decalin, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1 - Heptanol, 1-octanol, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and mixtures thereof.
  • the solvent preferably has a boiling point which, under identical conditions, is below that of the phenol. Particularly preferably, the solvent tel a boiling point, which is at least 10 K below the boiling point of the phenol under identical conditions.
  • the solvent additionally preferably has a high solubility in water. These include z. As methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol and tert-butanol.
  • the solvents used as absorbents have a vapor pressure under the conditions of absorption, which leads to a loading of the gas stream D3 leaving the absorption with the absorbent. This is especially true for the preferred solvents used having a boiling point below the boiling point of phenol.
  • the gas stream D3) leaving the absorption is then subjected to at least partial removal of the solvent contained.
  • the separation of the solvent from the gas stream D3) takes place in the form of a water wash.
  • a good water solubility of the solvent used for absorption is particularly advantageous.
  • the washed with solvent and optionally aromatics wash water stream may, for. B. be worked up by distillation.
  • the thereby separated absorbent is returned (optionally together with the aromatics) in the absorption step.
  • the digestion product obtained in step c2) can be subjected to at least one further treatment step in step c3) in addition to the separation described above. Additional treatment steps can be carried out before, during or after the separation.
  • the digestion product obtained in step c2) or the fraction C1) isolated therefrom in step c3) predominantly comprises components having a molecular weight of at most 500 g / mol, more preferably of at most 400 g / mol, in particular of at most 300 g / mol ,
  • the aromatics-depleted fraction C2) isolated in step c3) is used at least partially to recover the exhaust gas stream.
  • the aromatics-depleted fraction C2) isolated in step c3) is used at least partly for the production of synthesis gas.
  • dealkylation (step c4)
  • the aromatic decomposition products formed during the pyrolysis in step c2) and optionally isolated in step c3) as fraction C1) are at least partially converted by the action of hydrogen and / or water vapor so that substituents are replaced by hydrogen and / or several aromatic hydrocarbons Cores containing nuclei are cleaved to compounds with fewer nuclei.
  • dealkylation also refers to reactions in which no alkyl substituent is replaced by hydrogen, such as dehydroxylation, dealkoxylation, aromatic cleavage, etc.
  • the hydrogen-substituted substituents are preferably selected from alkyl groups, hydroxy groups, and alkoxy groups.
  • Dealkylation processes suitable for use in step c4) include hydrodekylation, vapor dealkylation or mixtures thereof.
  • molecular hydrogen is fed into the dealkylation zone in addition to the pyrolysis gas stream, but no water.
  • water is fed into the dealkylation zone in addition to the pyrolysis gas stream, but no molecular hydrogen.
  • the dealkylation process in step c4) can also be designed as a mixed form of hydrodealkylation and steam dealkylation.
  • both water and molecular hydrogen are fed into the dealkylation zone.
  • suitable and preferred process parameters are given in part for the hydrodealkylation and the steam dealkylation. The person skilled in the art is able with this information to design suitable and preferred process parameters for a mixed form of hydrodealkylation and
  • the reaction gas used for dealkylation of H2 and H2O then has a mixing ratio of H2 to H2O in the range of about 0.1: 99.9 to 99.9: 0.1.
  • a particularly suitable mixing ratio of H2 to H2O is in the range from about 40:60 to 60:40.
  • the hydrogen required for the reaction is formed in the case of Dampfdealkyltechnik in situ by reaction of water with (mainly organic) components, either in the educt mixture of Dampfdealkyl réelle are included or arise in the course of Dampfdealkyltechnik.
  • the formation of hydrogen from methane and water can be named according to the equation CH 4 + H2O - CO + 3 H2.
  • the temperature in the dealkylation zone is in a range from 400 to 900 ° C, more preferably from 500 to 800 ° C.
  • the absolute pressure in the dealkylation zone is preferably in the range from 1 to 100 bar, particularly preferably from 1 to 20 bar, in particular from 1 to 10 bar.
  • the pyrolysis gas stream is subjected to a hydrodealkylation in step c4).
  • the reaction in step c4) takes place in the presence of hydrogen.
  • the temperature in the dealkylation zone for the hydrodealkylation is preferably in the range from 500 to 900 ° C., particularly preferably from 600 to 800 ° C.
  • the absolute pressure in the dealkylation zone for the hydrodealkylation is preferably in a range from 1 to 100 bar, particularly preferably from 1 to 20 bar.
  • the feed ratio of H 2 to H 2 is preferably in a range from 0.02 to 50, more preferably from 0.2 to 10.
  • H 2 stands for the amount H 2, which theoretically is just the complete one Reaction of the supplied into the Dealkyltechnikszone aromatics to benzene is required, assuming that per mole of substituent 1 mole of H2 reacted.
  • the residence time in the dealkylation zone is preferably in the range from 0.1 to 500 s, more preferably from 0.5 to 200 s.
  • the pyrolysis gas stream is subjected to steam dealkylation in step c4).
  • the reaction takes place in step c4) in the presence of steam.
  • the temperature in the dealkylation zone for the vapor dealkylation is preferably in the range from 400 to 800 ° C., particularly preferably from 475 to 600 ° C., in particular from 525 to 600 ° C.
  • the absolute pressure in the dealkylation zone for the vapor dealkylation is preferably in a range from 1 to 100 bar, particularly preferably from 1 to 20 bar, in particular from 1 to 10 bar.
  • the amount ratio of H 2 O to C * is preferably in a range from 0.1 to 20 mol / mol, particularly preferably from 0.5 to
  • C * stands for the molar amount of carbon, determined by carbon-based balancing of the pyrolysis or by determining the amounts of the product exhausts from the steam dealkylation by methods known to the person skilled in the art.
  • the molar ratio of H to ChU in the dealkylation zone is in a range of ⁇ 50: 1, more preferably ⁇ 25: 1.
  • WHSV is preferably in a range from 0.05 to 10 kg / (L * h), particularly preferably from 0.1 to 2 kg / (L * h).
  • the steam dealkylation can be carried out in the presence or absence of a catalyst. In a specific embodiment, steam dealkylation is carried out in the absence of a catalyst.
  • a catalyzed process for steam dealkylation is in
  • At least one low molecular weight aromatic valuable substance is formed as the target product of the process according to the invention.
  • the low molecular weight aromatic valuable substances are preferably selected from benzene and phenolic compounds, such as phenol and / or dihydroxybenzenes.
  • the dealkylation zone is removed from a discharge and subjected to separation.
  • at least one organic liquid or liquefiable recyclable material is obtained as the first desired product and at least one stream, which is enriched in components which are more volatile than the organic valuable material, is obtained as second valuable product. It is preferred to obtain, as the first desired product, an aromatic compound with a high content of mononuclear, low or non-alkylated aromatics.
  • the effluent from the dealkylation zone is subjected to separation to give the following three streams:
  • the effluent from the dealkylation zone may be subjected to separation to yield additional streams, such as e.g. B. a hydrous stream.
  • Stream E1) is the first value product produced in the process according to the invention.
  • E1) is preferably an aromatics composition with a high content of mononuclear, low or unalkylated aromatics.
  • stream E1) can be subjected to a further workup to obtain the aroma composition prepared according to the invention.
  • the stream E1) contains, based on the total amount of E1), preferably at least 70 wt .-%, particularly preferably at least 80 wt .-%, in particular at least 90 wt .-%, of mononuclear aromatic.
  • the stream E1) based on the total amount of E1), preferably at most 30 wt .-%, particularly preferably at most 20 wt .-%, in particular at most 10 wt .-%, of low or non dealkylated aromatics.
  • dealkylation also refers to the replacement of substituents other than alkyl groups (such as alkoxy groups, aryloxy groups, hydroxy groups, etc.) by hydrogen.
  • stream E1) then also has a high content of aromatics in which a substituent other than alkyl groups has been replaced by hydrogen.
  • stream E1) has a high content of low alkoxylated or non-alkoxylated aromatics.
  • the stream E2) based on the total amount of E2), preferably at least 70 wt .-%, more preferably at least 80 wt .-%, in particular at least 90 wt .-%, of low or non-dealkylated aromatics.
  • Stream E2 may be subjected to further separation to yield a fraction enriched in compounds which are substantially non-dealkylatable under the process conditions.
  • this fraction enriched in dealkylation-resistant compounds is recirculated as waste gas stream into the pulp process.
  • the stream E3) contains components that z. B. are selected from non-aromatic see hydrocarbons, especially methane, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and mixtures thereof.
  • the stream E3) usually contains sulfur-containing by-products from the kraft process. This includes especially F S.
  • the stream E3) is at least partially recycled as waste gas stream in the pulp process.
  • the stream E3) is used at least partially for the production of synthesis gas.
  • the synthesis gas obtained in this way or a hydrogen-rich gas stream produced therefrom can, for its part, be recycled at least partially as an offgas stream into the pulp process.
  • the well-known thermal separation methods can be used.
  • the separation of the discharge from the dealkylation zone in step c5) preferably comprises an absorption.
  • the gaseous discharge from the dealkylation zone is brought into contact with a solvent (absorbent), whereby a part of the components contained in the gas stream is absorbed and thus separated.
  • a solvent e.g. B. a countercurrent column, bubble column, etc.
  • the absorption is carried out in a countercurrent column.
  • the absorption can be configured in one or more stages.
  • a solvent (unloaded: absorbent, laden: absorbate) is preferably used for absorption, in which the aromatics obtained in the dealkylation are soluble in a sufficient amount and the volatile by-products other than these are substantially insoluble.
  • the absorption thus contains, on the one hand, an absorbate laden with aromatics.
  • the aromatic components contained in the absorbate correspond in their composition to the sum of the aromatics in the streams E1) and E2) plus any aromatics optionally present in the absorption medium.
  • the components contained in the remaining gas stream correspond in their composition to the stream E3).
  • the gas stream may be subjected to an additional aromatics removal step. These can then be combined again with the aromatics contained in the separated solvent for joint workup. In general, however, such isolation of aromatics from the separated gas stream is not required.
  • the separation of the discharge from the dealkylation zone in step c5) comprises the following substeps: c51) contacting the discharge from the dealkylation zone with an absorbent to obtain an aromatics-enriched absorbate and an aromatics-depleted gas stream E3), c52 ) Separation of the absorbate into a stream E1) enriched in mononuclear, slightly or non-alkylated aromatics, stream E2) enriched in slightly or non-dealkylated aromatics and optionally in a stream containing the absorbent, c53) if present, recycle of the absorbent containing Stream into step c51), c54) optionally recycling at least a portion of the stream E2) into the dealkylation zone of step c4).
  • the absorbent has a boiling point which is above the components of the stream E1. If the dealkylation is operated in such a way that predominantly benzene is formed, the boiling point at atmospheric pressure of the absorption medium is preferably at least 85 ° C .; if the dealkylation is operated so that at least partially phenol is formed, the boiling point at normal pressure of the absorbent is preferably at least 187 ° C.
  • an absorbent is used, which is different from the components of the streams E1) and E2).
  • the absorbent has a boiling point which is above the components of stream D1.
  • the absorbent has a high dissolving power for the aromatics formed in the dealkylation step.
  • Suitable solvents are, for.
  • aliphatic, cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons aliphatic, cycloaliphatic and aromatic alcohols, amides such as N-methylpyrrolidone or dimethylformamide.
  • Aliphatic, cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons preferably have a carbon atom number of at least 6.
  • Aliphatic, cycloaliphatic and aromatic alcohols preferably have a carbon atom number of at least 4.
  • the separation of the discharge from the dealkylation zone in step c5) preferably comprises the following substeps: c51) contacting the discharge from the dealkylation zone with an absorbent to obtain an aromatics-enriched absorbate and an aromatics-depleted gas stream (or a gas stream E3 enriched in by-products which are more volatile than E1 and E2), c52) separating the absorbate into a stream E1 enriched in mononuclear, low or non-alkylated aromatics ), a stream E2) enriched in slightly or non-dealkylated aromatics and a stream containing the absorbent, c53) recycling the stream containing the absorbent into step e1), c54) optionally recycling at least a portion of the stream E2) into the dealkylation zone of step c4).
  • the absorbent used is an aromatic compound which can be obtained by the process according to the invention. This is specifically a mixture of aromatics that are not or not fully converted in the dealkylation.
  • the absorbent used is an aromatic composition whose composition largely corresponds to the stream E2 or a mixture of E1 and E2.
  • the separation of the discharge from the dealkylation zone in step c5) preferably comprises the following substeps: c51) contacting the discharge from the dealkylation zone c52) separating the absorbate into a stream E1) enriched in mononuclear, slightly or non-alkylated aromatics, and stream E2 enriched in slightly or non-dealkylated aromatics) with an absorbent to obtain an aromatics-enriched absorbate and an aromatics-depleted gas stream E3) , c54) optionally recycling at least a portion of the stream E2) into the dealkylation zone of step c4).
  • the solvent can be obtained by partial condensation of the stream from the dealkylation or a gas stream from a downstream of the dealkylation high boiler pre-separation.
  • this variant together with the absorption of desired product, at least partial absorption of the aromatics which are not reacted or not fully converted takes place. Ie.
  • the aromatic components contained in the absorbate correspond in composition to the sum of the aromatics of the streams E1) and E2).
  • step c52 the aromatics-enriched absorbate is preferably separated by distillation.
  • the thereby recovered solvent is, optionally after Separation of absorbed water, returned to the absorption (step c51)).
  • the aromatics are processed further as before and described below.
  • the aromatics-enriched absorbate is separated by distillation in at least one column ("regeneration column").
  • the distillation conditions are preferably selected so that substantially low or non-alkylated aromatics and, if present, water and, as the bottom product, substantially low or non-dealkylated aromatics are obtained as top product.
  • the bottom temperature is chosen so low that undesirable side reactions of the bottom product are substantially avoided. This can be achieved in particular by setting a suitable column pressure and / or the low boiler content in the bottoms (the low boiler content can be further reduced by a downstream stripping).
  • the top product obtained in the distillation in step c52) contains the target product of the process according to the invention. It can either be withdrawn directly as stream E1) or subjected to further work-up.
  • Water contained in the overhead product can be separated off by known processes.
  • the overhead product after condensation of the vapors from the distillation, can be fed to a phase separator for the removal of water.
  • the resulting water is discharged as another stream from the process.
  • the organic phase from the phase separator can either be at least partially withdrawn as stream E1) or subjected to further work-up.
  • the organic phase from the phase separator can be partly recycled as reflux to the column and / or subjected to a further distillative work-up. This is preferably used for the removal of water still contained and / or undesirable organic components.
  • the bottom product obtained in the distillation in step c52) contains the aromatics which are not or not sufficiently converted during dealkylation, ie it is enriched in aromatics which are sparingly or not dealkylated. It can either be withdrawn directly as stream E2) or subjected to further work-up.
  • the bottom product obtained in the distillation in step c52) is preferably divided into at least two partial streams.
  • a first substream in step e) of the sorptiven separation of the discharge from the Dealkyl michszone is returned as an absorbent.
  • this partial stream if necessary, cooled to a suitable temperature.
  • a second partial stream is withdrawn as stream E2).
  • the current E2) may be subjected to separation of constituents other than stream D2) prior to recycling to the dealkylation zone of step c4).
  • This is z. B. advantageous if an absorption solvent is used which is not obtained as an intermediate of the process according to the invention. It is also advantageous at this point of stream E2) deduct a purge stream and z. B. in a combustion device to reduce the accumulation of under the conditions of dealkylation not or slowly reacting components.
  • the stream E2) is preferably subjected to evaporation before it is fed into the dealkylation.
  • a preferred variant is shown in FIG. 2 and explained in the associated description of the figures.
  • Synthesis gas production in the process according to the invention, synthesis gas can be produced as another desired product.
  • the fraction C2) isolated in step c) (especially in step c3)) is used at least partly for the production of synthesis gas. It is also possible to use an offgas stream from the digestion (especially from step c2)) and / or dealkylation (especially from step c4)) in synthesis gas production. It may be z. B. to act as a combustion gas from the combustion of volatile components. By feeding such an exhaust gas stream, the F / CO ratio of the synthesis gas can be reduced.
  • the synthesis gas production preferably comprises the following stages:
  • a conversion stage in which, if necessary, additional water is conducted, in which the water gas shift reaction (CO + H 2 0 H 2 + C0 2 ) takes place, optionally a stage for the partial separation of acid gases, such as. B. C0 2 .
  • the synthesis gas produced in the process according to the invention (if necessary after further purification steps known per se for the removal of water, sulfur-containing components, CO2, etc.) is fully or partially used in at least one process comprising hydrogen, CO or Mixtures of both consumed used. These include z.
  • a hydrogenation hydroformylation, carbonylation, methanol synthesis, synthesis of hydrocarbons according to Fischer-Tropsch, etc.
  • hydrogen-enriched stream in the digestion especially in step c2
  • / or in the dealkylation especially in step c4
  • a synthesis gas-containing stream produced in the process or a hydrogen-enriched stream prepared from the synthesis gas is fed to the dealkylation in step c4).
  • the particular advantage of this variant is that the proportion of phenol (s) in the products of the dealkylation is higher than in the case of the pure
  • the aim of the pulp process is the complete recovery of the process chemicals and the fullest possible thermal utilization of the non-recoverable in the production of other organic recyclables organic components.
  • the combustion of the black liquor serves to generate electricity and process heat, which cover a considerable part of the energy demand in pulp and paper production.
  • the invention provides an advantageous integrated method in which exhaust gas streams obtained during the production of organic valuable materials are guided into a device of the pulp process and utilized therein.
  • This is preferably a thermal utilization in the context of combustion.
  • at least one exhaust gas stream is preferably conducted into the waste liquor combustion (recovery boiler).
  • the recovery of the organic liquid or liquefiable recyclable material in local proximity to the location of pulp production.
  • the cost of transporting the exhaust gas stream is kept low.
  • This embodiment has the advantage that no additional facilities for the treatment or utilization of the exhaust gases are needed, namely for the combustion (applies especially for lighter than the organic valuable volatile components from the Dealkylie- tion and the synthesis gas), the steam or Electricity generation and flue gas desulphurisation.
  • the latter is particularly significant because the Kraft lignin contains up to 5 percent sulfur, based on the solids content, which, chemically bound, is produced in the exhaust gas streams.
  • FIG. 1 A preferred embodiment of the treatment of the black liquor by the process according to the invention is shown in FIG.
  • a black liquor starting material (1) is subjected to digestion.
  • An accumulating exhaust gas stream (2) is optionally supplied to the pulp process, preferably the recovery boiler.
  • the digestion product (3) is optionally subjected to separation and / or treatment, whereby an aromatics-enriched stream (6) and a stream (4) enriched in aromatics are obtained.
  • the aromatics-depleted stream (4) is at least partially recycled as waste gas stream (5) in the pulp process.
  • the stream (4) can be at least partially fed to a reforming / conversion for synthesis gas production.
  • the digestion product (3) or the aromatics-enriched stream (6) obtained therefrom is fed into a dealkylation unit together with a stream of hydrogenating gas (7).
  • the discharge from the dealkylation zone (8) is subjected to separation into the following 3 streams:
  • stream (10) not or incompletely dealkylated product (stream (10)), this contains substances that have not been dealkylated or to a lesser extent than the desired product; Electricity (1 1) containing volatile by-products. These are selected from methane and other hydrocarbons, H2O, CO, CO2 and sulfur-containing by-products, especially H2S.
  • a water stream (water) is separated off and discharged during the separation.
  • Stream (9) is withdrawn, optionally after further work-up, as a product stream.
  • the enriched in only slightly or non-dealkylated aromatics stream (10) is returned via an evaporation of the dealkylation.
  • a preferred embodiment of the evaporation is depicted in FIG. 2 and described below.
  • the stream (10) can be at least partially recycled as waste gas in the pulp process.
  • the stream (10) can be subjected to a further separation, whereby a fraction is obtained which is enriched in compounds which can not be substantially dealkylated (not shown).
  • the stream (11) containing the volatile by-products from the separation is at least partially recycled as an offgas stream into the pulp process.
  • the stream (1 1) is fed to a combustion in the context of the pulp process.
  • This design has the advantage that no additional apparatus for steam or electricity generation or flue gas desulfurization are needed.
  • the combustion is desulfurized, eg. B. in the form of a hydrogen sulfide removing gas scrubber, followed by a conversion of the H 2 S in elemental sulfur (eg Claus process) upstream.
  • the stream (11) or a partial stream (12) diverted therefrom can be fed to reforming / conversion for the production of synthesis gas.
  • the organic components contained in stream (11) are converted to a synthesis gas (14) containing CO and H2.
  • a hydrogen-containing stream (15) obtained from synthesis gas production can be passed into the dealkylation. If hydrogen is used for the digestion, a hydrogen-containing stream (16) obtained from synthesis gas production can be passed into the digestion.
  • FIG. 2 shows the evaporation of an aromatics-containing stream, as z. B. in the absorptive and distillative separation of the discharge from the Dealkyltechnikszone as stream E2) (in Figure 1 with (10)) is obtained.
  • Stream (10) is preferably subjected to evaporation prior to recycling to the dealkylation, as shown in FIG.
  • the Aromatenstrom (10) is preheated in apparatus A to a temperature at which no significant decomposition takes place in the liquid phase.
  • This preheated stream (stream 100) is combined in an apparatus B with a gaseous stream 200 whose amount, temperature and composition are chosen so that the stream 100 is partially or completely evaporated.
  • Stream 200 contains dealkylation reactants, i. H. in the case of steam dealkylation, water vapor and in the case of hydrodealkylation a hydrogen-containing gas (stream (5) in FIG. 1).
  • the amounts of streams 100 and 200 are adjusted so that stream 300 leaving in apparatus B gives a composition favorable for the type of dealkylation chosen.
  • Apparatus B is a liquid-gas contact apparatus known in the art.
  • Apparatus B can, for. Example, be carried out as a container with jet nozzle or column, wherein stream 100 is supplied from above, liquid and gas are passed in cocurrent or countercurrent, in the lower part may optionally a low-volatile residue (stream 250) are deducted.
  • apparatus B can also be designed as a fluidized bed. Via the externally heated fluidized material, additional energy can be efficiently entered into the stream 100.
  • stream 300 is split into streams 400 and 500, with dealkylation (D) stream 400 and stream 500 being recycled via a heat exchanger C in apparatus B.
  • D dealkylation
  • This variant allows limiting the temperatures of the streams 100, 200 and 500 (after heat exchangers) to limit values that result from the availability of the heat sources, the thermal stability of the materials and the stability of the materials.
  • the naturally occurring pressure loss along the streams 300, 400 and 500 can be compensated for by a suitable device for compression.
  • well-known compressor or fans can be used, but it is also possible to perform the apparatus B completely or partially as a liquid jet fan, wherein stream 100 is used as the driving medium. In this case, if the amount of stream 100 is not sufficient for the required compaction performance, liquid can be circulated via apparatus B in the circuit.

Abstract

The present invention relates to an integrated method for producing pulp and at least one organic liquid or liquefiable valuable material, in which a) a lignocellulosic starting material is prepared and subjected to disruption with an aqueous-alkaline treatment medium, b) from the disrupted material a cellulose-enriched fraction and a cellulose-depleted black liquor are isolated, c) the black liquor is subjected to a treatment with at least one organic liquid or liquefiable valuable material and at least one exhaust gas stream being obtained, d) at least one of the exhaust gas streams of step c) is recirculated to the method for producing pulp and utilized.

Description

Verfahren zur Herstellung von Zellstoff und wenigstens einem organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoff mit Abgasrückführung  Process for the production of pulp and at least one organic liquid or liquefiable recyclable material with exhaust gas recirculation
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zellstoff und wenigstens einem organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoff, wobei ein bei der Herstellung des Wertstoffs gewonnener Abgasstrom in das Zellstoffverfahren zurückgeführt und in diesem verwertet wird. The present invention relates to a process for the production of pulp and at least one organic liquid or liquefiable recyclable material, wherein a waste gas stream obtained during the production of the valuable material is recycled to the pulp process and utilized therein.
Die von der Natur ständig produzierten großen Mengen an Biomasse werden bisher nur zu einem geringen Teil als nachwachsender Rohstoff zur stofflichen Nutzung oder zur Energiegewinnung verwendet. Zur Schonung der Rohstoffressourcen werden Verfahren benötigt, die den Ersatz fossiler Rohstoffe durch Biomasse-Ausgangsmaterialien ermöglichen. Dabei wird zur Erzielung einer hohen Effizienz eine möglichst vollständige Nutzung des einmal bereitgestellten Biomassematerials angestrebt. The large quantities of biomass constantly produced by nature are so far only used to a limited extent as renewable raw materials for material use or for energy production. In order to protect raw material resources, processes are needed that enable the replacement of fossil raw materials with biomass raw materials. The aim is to achieve a high efficiency as complete as possible use of biomass material once provided.
Cellulose ist mit einem Anteil von etwa 700 Milliarden Tonnen am geschätzten Biomassevorrat von 1 ,5 Billionen Tonnen auf der Erde der wichtigste Vertreter in der Gruppe der organischen Biopolymere und ein sehr vielseitig verwendeter Rohstoff. In der als Rohstoffquelle verfügbaren Biomasse kommt Cellulose jedoch kaum in reiner bzw. ausreichend angereicherter Form vor, sondern im Wesentlichen als Bestandteil von Lignocellulose. Beim chemischen Aufschluss von Lignocellulose resultiert eine als Zellstoff bezeichnete Masse, die vorwiegend aus Cellulose besteht. Zellstoff ist die Grundlage zur Herstellung von holzfreiem Papier, das die Eigenschaft besitzt, nicht zu vergilben. Der Zellstoff für Papier wird überwiegend aus geschnitzeltem Holz (Hackschnitzel) hergestellt, wobei jedoch auch andere Pflanzenfasern zum Einsatz kommen. With a share of approximately 700 billion tonnes of the estimated biomass supply of 1.5 trillion tonnes on earth, cellulose is the most important representative in the group of organic biopolymers and a very versatile raw material. In the biomass available as a source of raw materials, however, cellulose hardly ever occurs in pure or sufficiently enriched form, but essentially as a constituent of lignocellulose. The chemical digestion of lignocellulose results in a pulp called pulp, which consists mainly of cellulose. Pulp is the basis for making wood-free paper that has the property of not yellowing. The pulp for paper is mainly made from wood chips (wood chips), but other vegetable fibers are used.
Es gibt zwei Hauptarten der Zellstoff verfahren, welche auf dem Markt dominierend sind: das saure Sulfit- (nach Mitscherlich) und das alkalische Sulfat-Verfahren. Heutzutage findet weltweit hauptsächlich das Sulfat-Verfahren, welches auch Kraft-Verfahren genannt wird, Verwendung. Es ist nach dem bei der Rückgewinnung der Aufschlusschemikalien als "Make-up-Chemikalie" zugesetzten Na2S04 benannt, die eigentlich aktiven Substanzen sind Natronlauge und Natriumsulfid. There are two main types of pulp processes which are dominant in the market: the acid sulphite (after Mitscherlich) and the alkaline sulphate process. Today, mainly the sulphate process, which is also called Kraft process, is used worldwide. It is named after the Na2S0 4 added as a make-up chemical in the recovery of the pulping chemicals. The active substances are caustic soda and sodium sulfide.
Es besteht weiterhin Bedarf an einem Verfahren zur Zellstoffherstellung, bei dem das in dem lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterial enthaltene Lignin auf effiziente Weise einer hochwertigen Verwendung zugeführt wird. Bezüglich der Stoffkreisläufe der eingesetzten Prozesschemikalien und Lösungsmittel soll die Ligningewinnung und Wei- terverarbeitung möglichst gut in das Verfahren zur Zellstoffherstellung integriert werden. There is still a need for a pulping process in which the lignin contained in the lignocellulosic feedstock is efficiently supplied to high quality use. With regard to the material cycles of the process chemicals and solvents used, the lignin recovery and processing as well as possible in the pulp production process.
Es ist bekannt, aromatische Verbindungen mit geringem Molekulargewicht und speziell phenolische Verbindungen aus ligninhaltigen Ausgangsmaterialien herzustellen. Solche aromatische Verbindungen mit geringem Molekulargewicht und speziell phenolische Verbindungen haben breite Verwendung als Zwischen- und Wertprodukte gefunden. Sie dienen z. B. als Precursor für diverse Harze, oberflächenaktive Verbindungen, SpezialChemikalien, etc. Es besteht jedoch weiterhin Bedarf an einem einfachen, kostengünstigen Verfahren, welches die Bereitstellung einer Vielzahl verschiedener Aro- matenprodukte für diverse Einsatzbereiche ermöglicht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn neben den angestrebten Aromatenprodukten weitere Wertstoffe gewonnen und möglichst in dem Verfahren zur Aromatenherstellung oder einem damit gekoppelten Verfahren, z. B. einem Verfahren zur Zellstoffherstellung, wieder eingesetzt werden können. It is known to produce low molecular weight aromatic compounds and especially phenolic compounds from lignin-containing starting materials. Such low molecular weight aromatic compounds and especially phenolic compounds have found wide use as intermediates and valuable products. They serve z. For example, as a precursor for various resins, surface-active compounds, specialty chemicals, etc. However, there is still a need for a simple, inexpensive process that allows the provision of a variety of different aromatics products for various applications. It is advantageous if, in addition to the desired aromatics products recovered more valuable materials and possible in the process for aromatics or a process coupled thereto, for. As a method for pulp production, can be used again.
Es ist bekannt, Ströme aus verschiedenen Aufschlussverfahren von Lignin oder Ligno- cellulose enthaltenden Stoffen einer Nachbehandlung zur Gewinnung von Wertstoffen zu unterziehen. It is known to subject streams of various digestion processes of lignin or lignocellulosic materials to aftertreatment for the production of valuable substances.
Die WO 2006/031 175 beschreibt ein Verfahren zur Isolierung von Lignin aus einer Schwarzlauge, bei dem man diese ansäuert und entwässert, um das Lignin auszufällen. Die US 2,057,1 17 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Vanillin, bei dem man ein Ausgangsmaterial, ausgewählt unter Lignocellulose, einem rohen Lignin-Extrakt und Ligninsulfonsäure, mit einer wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung unter erhöhtem Druck erhitzt und das erhaltene Reaktionsgemisch mit Schwefelsäure versetzt, um organische Bestandteile auszufällen und das Vanillin in eine lösliche Form zu überfüh- ren. WO 2006/031 175 describes a process for the isolation of lignin from a black liquor, in which they are acidified and dewatered to precipitate the lignin. US 2,057,117 discloses a process for producing vanillin which comprises heating a starting material selected from lignocellulose, a crude lignin extract and lignosulfonic acid with an aqueous alkali metal hydroxide solution under elevated pressure and adding sulfuric acid to the resulting reaction mixture to form organic To precipitate components and the vanillin in a soluble form.
In der WO 99/10450 wird ein Verfahren zur Umwandlung von Lignin in einen Kohlenwasserstoff-Kraftstoff beschrieben. Dabei wird Lignin einer basenkatalysierten Depo- lymerisation und anschließend einem Hydroprocessing unterzogen. Dieses Hydropro- cessing umfasst eine Hydrodeoxygenierung und ein mildes Hydrocracking. Letzteres wird unter Bedingungen durchgeführt, bei denen eine teilweise Hydrierung der aromatischen Ringe erfolgt. WO 2008/027699 A2 beschreibt ein Verfahren, bei dem aus einer Pyrolyse von Biomasse stammendes Lignin nach Abtrennung von wasserlöslichen Bestandteilen de- carboxyliert und hydrodeoxygeniert wird und die organischen Produkte aus diesem Prozessschritt anschließend einem Hydrocracking unterzogen werden. WO 99/10450 describes a process for converting lignin into a hydrocarbon fuel. Lignin undergoes base-catalyzed depolymerization and subsequent hydroprocessing. This hydroprocessing involves hydrodeoxygenation and mild hydrocracking. The latter is carried out under conditions in which a partial hydrogenation of the aromatic rings takes place. WO 2008/027699 A2 describes a process in which lignin originating from a pyrolysis of biomass is decarboxylated and hydrodeoxygenated after separation of water-soluble constituents and the organic products from this process step are subsequently subjected to hydrocracking.
Die WO 2010/026244 beschreibt ein integriertes Verfahren zur Herstellung von Zellstoff und von wenigstens einem niedermolekularen Wertstoff, bei dem man WO 2010/026244 describes an integrated process for the production of pulp and of at least one low molecular weight valuable material in which
a) ein lignocellulosehaltiges Ausgangsmaterial bereitstellt und einem Aufschluss mit einem Behandlungsmedium unterzieht, a) providing a lignocellulose-containing starting material and subjecting it to digestion with a treatment medium,
b) aus dem aufgeschlossenen Material eine an Cellulose angereicherte Fraktion und wenigstens eine an Cellulose abgereicherte Fraktion isoliert, wobei die anb) isolated from the digested material, a cellulose-enriched fraction and at least one cellulose-depleted fraction, wherein the
Cellulose abgereicherte Fraktion zumindest einen Teil des Behandlungsmediums aus Schritt a) umfasst, Cellulose-depleted fraction comprises at least part of the treatment medium from step a),
c) die an Cellulose abgereicherte Fraktion einer Behandlung unter Erhalt wenigs- tens eines niedermolekularen Wertstoffs unterzieht, und c) subjecting the cellulose-depleted fraction to a treatment to obtain at least one low molecular weight valuable material, and
d) aus dem in Schritt c) erhaltenen Behandlungsprodukt den Wertstoff/die Wertstoffe isoliert. d) isolated from the treatment product obtained in step c) the valuable material (s).
In einer Ausführung des Verfahrens wird aus dem aufgeschlossenen Material eine an Cellulose angereicherte Fraktion und eine an Lignin angereicherte Fraktion isoliert, die an Lignin angereicherte Fraktion einer Depolymerisation unterzogen und aus dem De- polymerisationsprodukt eine Aromatenzusammensetzung isoliert.  In one embodiment of the process, a cellulose-enriched fraction and a fraction enriched in lignin are isolated from the digested material, the lignin-enriched fraction is subjected to depolymerization, and an aromatic compound is isolated from the polymerization product.
Die WO 2009/108601 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Ausgangsmaterials für Bioraffinerieverfahren zur Herstellung eines Biokraftstoffs aus einem ligninhalti- gen Ausgangsmaterial. Dabei wird Lignin aus einer Schwarzlauge des Pulping-WO 2009/108601 describes a process for producing a starting material for biorefinery processes for producing a biofuel from a lignin-containing starting material. Lignin is extracted from a black liquor of the pulping
Prozesses oder auch die Schwarzlauge selbst einer Hydroprozessierung in Gegenwart eines wasserstoffhaltigen Gases und eines Katalysators auf einem amorphen oder kristallinen oxidischen Träger unterzogen. Konkret wird ein heterogener Molybdänsulfid-Katalysator eingesetzt. Beim Einsatz von Schwarzlauge kann die Hydroprozessie- rung auch zweistufig erfolgen. Das Verfahren kann entweder an einem Raffinerie- Standort durchgeführt werden, zu dem Lignin oder Schwarzlauge transportiert wird oder direkt am Standort einer Papiermühle. Das sich an die Hydroprozessierung anschließende Bioraffinerieverfahren ist nicht näher beschrieben. Process or even the black liquor itself subjected to a hydroprocessing in the presence of a hydrogen-containing gas and a catalyst on an amorphous or crystalline oxide support. Specifically, a heterogeneous molybdenum sulfide catalyst is used. When using black liquor, the hydroprocessing can also be carried out in two stages. The process can be carried out either at a refinery site to which lignin or black liquor is being transported, or directly at the site of a paper mill. The subsequent to the hydroprocessing biorefinery process is not described in detail.
Die WO 2009/108599 hat einen zur WO 2009/108601 vergleichbaren Offenbarungsgehalt mit dem Fokus auf der Papierherstellung. WO 2009/108599 has a disclosure content comparable to WO 2009/108601 with a focus on papermaking.
M. Stöcker beschreibt in der Angew. Chem. 2008, 120, 9340 - 9351 , die katalytische Umwandlung lignocellulosereicher Biomasse zur Gewinnung von BTL (biomass-to- liquid)-Kraftstoffen in Bioraffinerien. Dabei sind schematisch auch der Einsatz eines aus der Biomasse erhaltenen Ligninmaterials in einer Pyrolyse zu Bioöl und eine weitere Aufarbeitung zu Phenolharzen, Synthesegas, etc. wiedergegeben. Die US 2009/0227823 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von wenigstens einem flüssigen Kohlenwasserstoffprodukt aus einem festen Kohlenwasserstoffausgangsmaterial (z. B. einem Lignocellulosematerial), bei dem man das Ausgangsmaterial einer katalytischen Pyrolyse unterzieht und die Pyrolyseprodukte einer katalysierten Folgeumsetzung unter Erhalt flüssiger Produkte unterzieht. M. Stoecker describes in the Angew. Chem. 2008, 120, 9340 - 9351, the catalytic conversion of lignocellulose-rich biomass for the production of BTL (biomass-to- liquid) fuels in biorefineries. In this case, the use of a lignin material obtained from the biomass in a pyrolysis to bio-oil and a further work-up to phenolic resins, synthesis gas, etc. are also shown schematically. US 2009/0227823 describes a process for preparing at least one liquid hydrocarbon product from a solid hydrocarbon feedstock (eg, a lignocellulosic material) by subjecting the feedstock to catalytic pyrolysis and subjecting the pyrolysis products to a catalyzed follow-up reaction to give liquid products.
G. W. Huber et al. beschreiben in Chem. Rev. 2006, 106, 4044 - 4098, die Synthese von Kraftstoffen aus Biomasse. Danach können Lignocellulosematerialien prinzipiell auf drei Routen in flüssige Kraftstoffe überführt werden, die sich in ihrem Primärschritt unterscheiden: Vergasung zu Synthesegas, Pyrolyse zu Bioöl, Hydrolyse unter Gewin- nung von Zuckern und Lignin. Die in der Pyrolyse erhaltenen Bioöle können anschließend einer Hydrodeoxygenierung in Gegenwart von Wasserstoff oder einem steam reforming unterzogen werden. G.W. Huber et al. describe in Chem. Rev. 2006, 106, 4044-4098, the synthesis of fuels from biomass. According to this, lignocellulosic materials can in principle be converted to three routes into liquid fuels, which differ in their primary step: gasification to syngas, pyrolysis to bio-oil, hydrolysis with the production of sugars and lignin. The bio-oils obtained in the pyrolysis can then be subjected to hydrodeoxygenation in the presence of hydrogen or steam reforming.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich in den Kraft-Prozess (Sulfat- Prozess) zur Zellstoffherstellung die Herstellung von weiteren organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffen aus der anfallenden Schwarzlauge vorteilhaft integrieren lässt. Bei der Herstellung der weiteren Wertstoffe lässt sich zudem ein Abgasstrom gewinnen, der seinerseits wieder in das Verfahren zur Herstellung von Zellstoff zurückgeführt und in diesem verwertet werden kann. Surprisingly, it has been found that the production of further organic liquid or liquefiable recyclables from the resulting black liquor can be advantageously integrated into the kraft process (sulfate process) for pulp production. In the production of other recyclable materials can also win a waste gas stream, which in turn can be returned to the process for the production of pulp and recycled in this.
Gegenstand der Erfindung ist ein integriertes Verfahren zur Herstellung von Zellstoff und wenigstens eines organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffs, bei dem man ein lignocellulosehaltiges Ausgangsmaterial bereitstellt und einem Aufschluss mit einem wässrig-alkalischen Behandlungsmedium unterzieht, aus dem aufgeschlossenen Material eine an Cellulose angereicherte Fraktion und eine an Cellulose abgereicherte Schwarzlauge isoliert, die zumindest einen Teil des Behandlungsmediums aus Schritt a) umfasst, c) die Schwarzlauge einer Behandlung unter Erhalt wenigstens eines organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffs und wenigstens eines Abgasstroms unterzieht, d) wenigstens einen der in Schritt c) erhaltenen Abgasströme in das Verfahren zur Herstellung von Zellstoff zurückführt und verwertet. Unter einem organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoff wird eine organische Verbindung oder eine Zusammensetzung aus wenigstens zwei organischen Verbindungen verstanden, die unter Normalbedingungen (0 °C, 1013 mbar) flüssig vorliegen oder unzersetzt verflüssigbar sind. Verflüssigung bezeichnet dabei den Übergang vom festen in den flüssigen Aggregatzustand im Sinne von Schmelzen und nicht Solubilisie- rung unter Zugabe eines Lösungsmittels. The invention relates to an integrated process for the production of pulp and at least one organic liquid or liquefiable recyclable material, in which one provides a lignocellulose-containing starting material and subjected to digestion with an aqueous-alkaline treatment medium from the digested material, a cellulose-enriched fraction and an Cellulose-depleted black liquor which comprises at least part of the treatment medium from step a), c) the black liquor is subjected to a treatment to obtain at least one organic liquid or liquefiable valuable material and at least one exhaust gas stream, d) at least one of the exhaust gas streams obtained in step c) is recycled and utilized in the process for producing pulp. An organic liquid or liquefiable recyclable material is understood as meaning an organic compound or a composition of at least two organic compounds which are liquid under normal conditions (0 ° C., 1013 mbar) or liquefiable without decomposition. Liquefaction refers to the transition from the solid to the liquid state of matter in the sense of melting and not solubilization with the addition of a solvent.
Der organische flüssige oder verflüssigbare Wertstoff ist z. B. ausgewählt unter nicht funktionalisierten und funktionalisierten aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen. Dazu zählen speziell Alkane (wie Pentan, Hexan, etc.), Alkene, Alkadiene, Alkanole (wie Methanol, Ethanol, etc.), aliphatische Aldehyde (wie Acetaldehyd, etc.), Cyloalkane, Cycloalkene, Cycloalkadiene, Cycloalkanole, Cycloal- kadienole, Cycloalkanpolyole mit mehr als zwei OH-Gruppen und nicht funktionalisierte und funktionalisierte aromatische Kohlenwasserstoffe. Der organische flüssige oder verflüssigbare Wertstoff ist bevorzugt ausgewählt unter nicht funktionalisierten und funktionalisierten aromatischen Kohlenwasserstoffen. Funktionalisierte aromatische Kohlenwasserstoffe weisen vorzugsweise wenigstens einen Substituenten auf, der ausgewählt ist unter Ci-C4-Alkyl, OH, Ci-C4-Alkoxy, Formyl, Ci-C4-Acyl und Kombinationen davon. Der organische flüssige oder verflüssigbare Wertstoff ist insbesondere ausgewählt unter Benzol, alkylierten Benzolen (z. B. Toluol und Xylolen), höher kondensierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, mono-, di- und polyalkylierten höher kondensierten Aromaten, Phenol, mono-, di-, und polyalkylierten Phenolen, höher kondensierten Aromaten mit einer, zwei oder mehr als zwei OH- Gruppen, mono-, di- oder höher alkylierten, höher kondensierten Aromaten mit einer, zwei oder mehr als zwei OH-Gruppen, alkoxylierte, Derivate der zuvor genannten aromatischen Alkohole und Mischungen davon. The organic liquid or liquefiable recyclable material is z. B. selected from unfunctionalized and functionalized aliphatic, cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons. These include, in particular, alkanes (such as pentane, hexane, etc.), alkenes, alkadienes, alkanols (such as methanol, ethanol, etc.), aliphatic aldehydes (such as acetaldehyde, etc.), cyloalkanes, cycloalkenes, cycloalkadienes, cycloalkanols, cycloalkadienols , Cycloalkanpolyole with more than two OH groups and unfunctionalized and functionalized aromatic hydrocarbons. The organic liquid or liquefiable recyclable material is preferably selected from unfunctionalized and functionalized aromatic hydrocarbons. Functionalized aromatic hydrocarbons preferably have at least one substituent selected from C 1 -C 4 -alkyl, OH, C 1 -C 4 -alkoxy, formyl, C 1 -C 4 -acyl and combinations thereof. The organic liquid or liquefiable recyclable material is in particular selected from benzene, alkylated benzenes (for example toluene and xylenes), higher condensed aromatic hydrocarbons, mono-, di- and polyalkylated higher-condensed aromatics, phenol, mono-, di- and polyalkylated Phenols, more highly condensed aromatics having one, two or more than two OH groups, mono-, di- or higher alkylated, more highly condensed aromatics having one, two or more than two OH groups, alkoxylated derivatives of the aforementioned aromatic alcohols and Mixtures thereof.
In einer speziellen Ausführung handelt es sich bei dem erfindungsgemäß hergestellten organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoff um eine Aromatenzusammenset- zung mit hohem Gehalt an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten. Unter einer Aromatenzusammensetzung mit hohem Gehalt an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten wird eine Zusammensetzung verstanden, die, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, wenigstens 50 Gew.-% an einkernigen Aromaten enthält. Der Gehalt an nicht alkylierten und monoalkylierten Aromaten beträgt, bezogen auf ihr Gesamtgewicht, wenigstens 50 Gew.-%. In a specific embodiment, the organic liquid or liquefiable valuable material produced according to the invention is an aromatic compound with a high content of mononuclear, low or unalkylated aromatics. An aromatics composition with a high content of mononuclear, low or non-alkylated aromatics is understood to mean a composition which, based on its total weight, contains at least 50% by weight of mononuclear aromatic compounds. The salary of non-alkylated and monoalkylated aromatics, based on their total weight, at least 50 wt .-%.
Der erfindungsgemäß hergestellte organische flüssige oder verflüssigbare Wertstoff enthält vorzugsweise wenigstens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstensThe organic liquid or liquefiable recyclable material produced according to the invention preferably contains at least 70% by weight, more preferably at least
80 Gew.-%, insbesondere wenigstens 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an einkernigen Aromaten. 80 wt .-%, in particular at least 90 wt .-%, based on the total amount of mononuclear aromatic.
Unter "Schwarzlauge" wird im Rahmen der Erfindung eine an Cellulose abgereicherte Fraktion aus dem wässrig-alkalischen Aufschluss eines lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterials nach dem Kraft-Prozess (Sulfat-Prozess) zur Zellstoffherstellung verstanden. In the context of the invention, "black liquor" means a cellulose-depleted fraction from the aqueous-alkaline digestion of a lignocellulose-containing starting material by the kraft process (sulfate process) for producing pulp.
Bei der in Schritt c) eingesetzten "Schwarzlauge" kann es sich auch um ein ligninhalti- ges Material handeln, bei dem von der in Schritt b) isolierten Schwarzlauge vor der weiteren Behandlung in Schritt c) zumindest ein Teil der von Lignin verschiedenen Verbindungen entfernt wird. Die aus der Schwarzlauge durch Entfernen zumindest eines Teils der von Lignin verschiedenen Verbindungen erhaltene Fraktion wird im Folgenden auch als "ligninangereicherte Fraktion" bezeichnet. Geeignete ligninhaltige Materialien für den Einsatz in Schritt c) sind reines Lignin und ligninhaltige Zusammensetzungen aus einer Schwarzlauge. Dabei ist der Ligningehalt in weiten Bereichen unkritisch, lediglich bei zu geringen Ligningehalten lässt sich das Verfahren nicht mehr wirtschaftlich betreiben. Unter "Pyrolyse" wird im Rahmen der Erfindung eine thermische Behandlung derThe "black liquor" used in step c) can also be a lignin-containing material in which at least part of the compounds other than lignin is removed from the black liquor isolated in step b) before further treatment in step c) , The fraction obtained from the black liquor by removing at least part of the compounds other than lignin is also referred to below as the "lignin-enriched fraction". Suitable lignin-containing materials for use in step c) are pure lignin and lignin-containing black liquor compositions. In this case, the lignin content is not critical in many areas, only if the lignin content is too low can the process no longer be operated economically. Under "pyrolysis" is in the context of the invention, a thermal treatment of
Schwarzlauge oder einer aus der Schwarzlauge erhaltenen ligninangereicherten Fraktion verstanden, wobei molekularer Sauerstoff nicht oder nur in geringer Menge zugeführt wird. Unter geringer Menge ist dabei eine Menge zu verstehen, die deutlich geringer ist als die Menge, die für eine vollständige Oxidation des in dem zur Pyrolyse ein- gesetzten Material enthaltenen Kohlenstoffs zu CO2 notwendig ist. Bevorzugt liegt die in der Pyrolyse zugeführte Menge an molekularem Sauerstoff um mindestens 50 Mol- %, besonders bevorzugt um mindestens 75 Mol-%, insbesondere um mindestens 90 Mol-% unterhalb der Menge, die für eine vollständige Oxidation des in dem zur Pyrolyse eingesetzten Material enthaltenen Kohlenstoffs zu CO2 notwendig ist. Die Pyrolyse erfolgt im Allgemeinen endotherm. Black liquor or a lignin-enriched fraction obtained from the black liquor understood, wherein molecular oxygen is not or only in small quantities supplied. A small amount is to be understood as meaning an amount which is significantly less than the amount necessary for a complete oxidation of the carbon contained in the material used for the pyrolysis to CO2. The amount of molecular oxygen fed in the pyrolysis is preferably at least 50 mol%, more preferably at least 75 mol%, in particular at least 90 mol%, below the amount necessary for complete oxidation of the material used for the pyrolysis contained carbon to CO2 is necessary. Pyrolysis is generally endothermic.
Im Rahmen der Erfindung bezeichnet "Dealkylierung" eine Umsetzung der in einer Aromatenzusammensetzung enthaltenen substituierten und/oder mehrkernigen aromatischen Verbindungen in Gegenwart von Wasserstoff und/oder Wasserdampf, wobei diese zumindest teilweise so umgewandelt werden, dass Substituenten durch Wasserstoff ersetzt werden und/oder mehrere aromatische Kerne enthaltende Verbindungen zu Verbindungen mit geringerer Anzahl von Kernen gespalten werden. Die durch Wasserstoff ersetzten Substituenten sind dabei ausgewählt unter Alkylgruppen, Hydro- xygruppen, Alkoxygruppen, Aryloxygruppen, etc. Im Rahmen der Erfindung umfasst die Bezeichnung "Dealkylierung" auch davon verschiedene Reaktionen, die mit einem Molekulargewichtsabbau verbunden sind, wie Dehydroxylierung, Dealkoxylierung, Aroma- tenspaltung. Aromatenspaltung bezeichnet dabei eine Reaktion, bei der im Wesentlichen die Anzahl der aromatischen Kerne pro Molekül reduziert wird, ohne dass die aromatischen Kerne selbst zerstört werden. In the context of the invention, "dealkylation" refers to a reaction of the substituted and / or polynuclear aromatic compounds present in an aromatic composition in the presence of hydrogen and / or water vapor, wherein these are at least partially converted so that substituents are replaced by hydrogen and / or several compounds containing aromatic nuclei are cleaved to compounds with a smaller number of nuclei. The substituents replaced by hydrogen are here selected from among alkyl groups, hydroxy groups, alkoxy groups, aryloxy groups, etc. In the context of the invention, the term "dealkylation" also encompasses various reactions which are associated with a reduction in molecular weight, such as dehydroxylation, dealkoxylation, aromatics. tenspaltung. Aromatea cleavage refers to a reaction in which essentially the number of aromatic nuclei per molecule is reduced without the aromatic nuclei themselves being destroyed.
Der Begriff "Abgasstrom" bezeichnet im Rahmen der Erfindung Gasströme verschiedener Zusammensetzung, wie sie bei der Behandlung der Schwarzlauge zur Herstellung des organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffs anfallen. In the context of the invention, the term "offgas stream" designates gas streams of different composition, such as are obtained in the treatment of the black liquor for the production of the organic liquid or liquefiable recyclable material.
"Normalbedingungen" sind im Rahmen der Erfindung 0 °C und 1013 mbar (Nach DIN 1343). "Normal conditions" are within the scope of the invention 0 ° C and 1013 mbar (according to DIN 1343).
In einer ersten Ausführungsform wird die Schwarzlauge oder eine aus der Schwarzlau- ge erhältliche ligninangereicherte Fraktion zum Aufschluss einer Pyrolyse unterzogen. Dabei resultieren in der Regel organische Komponenten, die unter den Pyrolysebedingungen nicht verdampfbar sind. Diese verbleiben z. B. im Katalysatorbett oder befinden sich auf dem inerten körnigen Zuschlagsstoff eines Wirbelschichtreaktors. Bei der Verbrennung dieser nicht verdampfbaren Komponenten resultiert ein Abbrandgas, das sich zur Rückführung als Abgasstrom eignet. In dieser ersten Ausführungsform enthält der Abgasstrom wenigstens eine der folgenden Komponenten CO2, CO, H2O, O2, SO2 und Mischungen davon. In a first embodiment, the black liquor or a lignin-enriched fraction obtainable from the black liquor is subjected to pyrolysis for the digestion. This usually results in organic components that are not volatile under the pyrolysis. These remain z. B. in the catalyst bed or are located on the inert granular aggregate of a fluidized bed reactor. Combustion of these non-volatile components results in a burn-off gas that is suitable for recirculation as an exhaust gas stream. In this first embodiment, the exhaust gas stream contains at least one of the following components CO2, CO, H2O, O2, SO2 and mixtures thereof.
In einer zweiten Ausführungsform wird die Schwarzlauge oder eine aus der Schwarz- lauge erhältliche ligninangereicherte Fraktion zum Aufschluss einer Pyrolyse unterzogen. Die dabei entstehenden Aufschlussprodukte werden einem Trennschritt, wie z. B. Kondensation oder Absorption, unterzogen. Dabei kann eine unter den Verfahrensbedingungen gasförmige, an organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffen abgesicherte Fraktion resultieren, die sich zur Rückführung als Abgasstrom eignet. In einer alternativen Ausführung kann auch eine flüssige oder feste Fraktion als Abstoff- strom resultieren, der sich zur Rückführung in das Verfahren zur Herstellung von Zellstoff wie ein Abgasstrom eignet. Eine flüssige oder feste Fraktion kann z.B. dann anfallen, wenn die (ursprünglich gasförmigen) Aufschlussprodukte einer zusätzlichen Auftrennung in mindestens zwei Fraktionen unterzogen werden, in der der Abstoff in flüs- siger oder fester Form anfällt. Ein solcher Abstoffstrom stellt dann einen Abgasstrom im Sinne der Erfindung dar. (Alle ursprünglich im Verfahren gasförmig anfallenden Ströme können Abgasströme im Sinne der Erfindung sein). In einer dritten Ausführungsform wird die Schwarzlauge oder eine aus der Schwarzlauge erhältliche ligninangereicherte Fraktion einem Aufschluss unterzogen, wobei ein Aufschlussprodukt erhalten wird, welches nachfolgend abgetrennt und einer Dealkylie- rung unterzogen wird. Das Dealkylierungsprodukt wird einer Auftrennung unterzogen, wobei wenigstens ein organischer flüssiger oder verflüssigbarer Wertstoff und wenigs- tens ein an leichter als der organische Wertstoff flüchtigen Komponenten angereicherter Strom erhalten wird. Der an leichter als der organische Wertstoff flüchtigen Komponenten angereicherte Strom eignet sich als Abgasstrom. In dieser dritten Ausführungsform enthält der Abgasstrom H , H2O, CO, CO2, leichtflüchtige organische Komponenten, wie Methan, H2S, etc. In a second embodiment, the black liquor or a lignin-enriched fraction obtainable from the black liquor is subjected to pyrolysis to digest. The resulting digestion products are a separation step, such. As condensation or absorption subjected. In this case, under the process conditions gaseous, secured to organic liquid or liquefiable recyclables fraction result, which is suitable for recycling as exhaust gas flow. In an alternative embodiment, a liquid or solid fraction may also result as the effluent stream suitable for recycle to the process of producing pulp, such as an exhaust gas stream. A liquid or solid fraction may be obtained, for example, when the (originally gaseous) digestion products are subjected to an additional separation into at least two fractions in which the substance is subjected to flow in liquid form. siger or solid form. Such a fuel stream then constitutes an exhaust gas stream in the sense of the invention. (All streams which are originally gaseous in the process can be exhaust gas streams in the sense of the invention). In a third embodiment, the black liquor or lignin-enriched fraction obtainable from the black liquor is subjected to digestion to obtain a digestion product which is subsequently separated and subjected to dealkylation. The dealkylation product is subjected to separation whereby at least one organic liquid or liquefiable recyclable material and at least one stream enriched in components which are more volatile than the organic valuable material are obtained. The enriched in lighter than the organic material volatile components stream is suitable as an exhaust gas stream. In this third embodiment, the exhaust gas stream contains H, H2O, CO, CO2, volatile organic components, such as methane, H2S, etc.
In einer vierten Ausführungsform wird die Schwarzlauge oder eine aus der Schwarzlauge erhältliche ligninangereicherte Fraktion einem Aufschluss unterzogen, wobei ein Aufschlussprodukt erhalten wird und anschließend das erhaltene aufgeschlossene Material einer Dealkylierung unterzogen wird. Das Dealkylierungsprodukt wird einer Auftrennung unterzogen, wobei ein an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aro- maten angereicherter Strom E1 ) und ein an gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereicherter Strom E2) erhalten werden. Der an gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereicherte Strom E2) eignet sich als Abgasstrom. In dieser Ausführungsform enthält der Abgasstrom eine oder mehrere Komponenten, die ausgewählt sind unter mono-, di-, und polyalkylierten Phenolen; Alkoxyphenolen, wie Methoxyphenolen; poly- alkylierten Benzolen; Verbindungen, die zwei oder mehr aromatische Ringe enthalten und Mischungen davon. Diese Komponenten werden im Folgenden als "gering oder nicht dealkylierte Aromaten" bezeichnet. Der Strom E2) kann einer weiteren Auftrennung unter Erhalt einer Fraktion unterzogen werden, die an Verbindungen angereichert ist, die sich unter den Verfahrensbedingungen im Wesentlichen nicht dealkylieren lassen. In a fourth embodiment, the black liquor or a lignin-enriched fraction obtainable from the black liquor is subjected to digestion, whereby a digestion product is obtained and then the resulting digestive material is subjected to a dealkylation. The dealkylation product is subjected to separation to give a stream E1) enriched in mononuclear, low or unalkylated aromatics and stream E2) enriched in low or non dealkylated aromatics. The enriched in low or non-dealkylated aromatics stream E2) is suitable as an exhaust gas stream. In this embodiment, the exhaust stream contains one or more components selected from mono-, di-, and polyalkylated phenols; Alkoxyphenols, such as methoxyphenols; polyalkylated benzenes; Compounds containing two or more aromatic rings and mixtures thereof. These components are referred to below as "low or non dealkylated aromatics". Stream E2) may be subjected to further separation to yield a fraction enriched in compounds which are substantially non-dealkylatable under the process conditions.
In einer fünften Ausführungsform weist der Abgasstrom die Zusammensetzung von Synthesegas auf. Der Begriff Synthesegas wird nachfolgend erläutert. In a fifth embodiment, the exhaust gas stream comprises the composition of synthesis gas. The term synthesis gas is explained below.
In einer speziellen Ausführung enthält der Abgasstrom wenigstens eine Schwefelverbindung, insbesondere H2S. Der Begriff "Synthesegas" bezeichnet im Rahmen der Erfindung ein Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltendes Gasgemisch. Dieses Gasgemisch kann zusätzlich weitere Gase enthalten, wie CO2, CH4, etc. Vorteilhafterweise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Synthesegas mit hohem Gehalt an Kohlenmono- xid und Wasserstoff. In a specific embodiment, the exhaust gas stream contains at least one sulfur compound, in particular H2S. The term "synthesis gas" in the context of the invention refers to a carbon monoxide and hydrogen-containing gas mixture. This gas mixture may additionally contain other gases, such as CO 2, CH 4, etc. Advantageously, the process according to the invention makes it possible to produce synthesis gas with a high content of carbon monoxide and hydrogen.
Aufschluss nach dem Kraft-Prozess (Schritt a)) Digestion after the force process (step a))
Erfindungsgemäß wird in Schritt a) des Verfahrens ein lignocellulosehaltiges Aus- gangsmaterial (Lignocellulosematerial) bereitgestellt und einem Aufschluss nach dem Kraft-Prozess (Sulfat-Prozess) unterzogen. Durch den Aufschluss wird eine zumindest teilweise Auftrennung des lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterials in Cellulose und Cellulose-Begleitstoffe ermöglicht. Zu den Cellulose-Begleitstoffen zählen dabei Lignin, Hemicellulosen, Silicate, extrahierbare niedermolekulare organische Verbindungen (so genannte Extraktstoffe, wie Terpene, Harze, Fette), Polymere, wie Proteine, Nukleinsäuren und Pflanzengummi (so genanntes Exsudat), etc. Diese Cellulosebegleitstoffe sind in der Regel Bestandteile der in Schritt b) isolierten Schwarzlauge. According to the invention, a lignocellulose-containing starting material (lignocellulosic material) is provided in step a) of the process and subjected to digestion by the kraft process (sulfate process). The digestion allows at least partial separation of the lignocellulose-containing starting material into cellulose and cellulose impurities. The cellulose impurities include lignin, hemicelluloses, silicates, extractable low molecular weight organic compounds (so-called extractives such as terpenes, resins, fats), polymers such as proteins, nucleic acids and gum (so-called exudate), etc. These cellulose accompanying substances are in usually components of the isolated in step b) black liquor.
Lignin ist ein Biopolymer, dessen Grundeinheit im Wesentlichen Phenylpropan ist, wel- ches, je nach der natürlichen Quelle, mit einer oder mehreren Methoxygruppen an den Phenylringen und mit einer Hydroxygruppe an den Propyleinheiten substituiert sein kann. Daher sind typische Struktureinheiten des Lignins p-Hydroxyphenylpropan, Guai- acylpropan und Syringylpropan, die durch Etherbindungen und Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen miteinander verbunden sind. Lignin is a biopolymer whose basic unit is essentially phenylpropane, which, depending on the natural source, may be substituted with one or more methoxy groups on the phenyl rings and with a hydroxy group on the propylene units. Therefore, typical structural units of lignin are p-hydroxyphenylpropane, guaiacylpropane and syringylpropane, which are linked by ether bonds and carbon-carbon bonds.
Die in Schritt a) einsetzbaren Lignocellulosematerialien sind z. B. aus Holz- und Pflanzenfasern als Ausgangsstoff erhältlich ist. Bevorzugte Lignocellulosematerialien sind solche aus Holz und Rückständen der holzverarbeitenden Industrie. Dazu zählen z. B. die verschiedenen Holzarten, d. h. Laubhölzer, wie Ahorn, Birke, Birnbaum, Eiche, Er- le, Esche, Eukalyptus, Hainbuche, Kirschbaum, Linde, Nussbaum, Pappel, Weide, etc. und Nadelhölzer, wie Douglasie, Fichte, Eibe, Hemlock, Kiefer, Lärche Tanne, Zeder, etc. Holz lässt sich nicht nur in Laub- und Nadelhölzer unterscheiden, sondern auch in so genannte "Harthölzer" und "Weichhölzer", was nicht mit den Begriffen Laub- bzw. Nadelhölzer synonym ist. Weichholz bezeichnet im Unterschied zu Hartholz leichteres Holz (d. h. Hölzer mit einer Darrdichte unter 0,55 g/cm3, beispielsweise Weiden, Pappeln, Linden und fast alle Nadelhölzer). Für den Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich prinzipiell alle Hart- und alle Weichhölzer. Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Holz kann auch in konfektionierter Form, z. B. in Form von Pellets, vorliegen. Geeignete Rückstände bei der holzverarbeitenden Indust- rie sind neben Holzabfällen auch Sägespäne, Parkettschleifstaub, etc. Geeignete Lignocellulosematerialien sind weiterhin Naturfaserstoffe, wie Flachs, Hanf, Sisal, Jute, Stroh, Kokosfasern, Switchgrass (Panicum virgatum) und andere Naturfasern. Geeignete Lignocellulosematerialien fallen auch als Rückstand in der Landwirtschaft an, z. B. bei der Ernte von Getreide (Weizenstroh, Maisstroh, etc.), Mais, Zuckerrohr (Bagasse), etc. Geeignete Lignocellulosematerialien fallen auch als Rückstand in der Forstwirtschaft an, z. B. in Form von Ästen, Rinden, Holzchips, etc. Eine gute Quelle für Lignocellulosematerialien sind auch Kurzumtriebsplantagen (short rotation crops), die eine hohe Biomasseproduktion auf relativ kleiner Fläche ermöglichen. The usable in step a) lignocellulosic materials are, for. B. from wood and vegetable fibers as starting material is available. Preferred lignocellulosic materials are those of wood and residues of the woodworking industry. These include z. B. the various types of wood, ie hardwoods, such as maple, birch, pear, oak, alder, ash, eucalyptus, hornbeam, cherry, linden, walnut, poplar, willow, etc. and conifers, such as Douglas fir, spruce, yew, Hemlock, pine, larch fir, cedar, etc. Wood can be distinguished not only in deciduous and coniferous wood, but also in so-called "hardwoods" and "softwoods", which is not synonymous with the terms deciduous or coniferous wood. Soft wood, in contrast to hardwood, means lighter wood (ie wood with a density of less than 0.55 g / cm 3 , such as willows, poplars, lime trees and almost all softwoods). In principle, all hardwoods and all softwoods are suitable for use in the process according to the invention. The wood used in the process according to the invention can also be used in ready-made form, for. In the form of pellets. Suitable residues in the woodworking industry In addition to wood waste, sawdust, parquet sanding dust, etc. are also suitable. Suitable lignocellulosic materials continue to be natural fiber materials such as flax, hemp, sisal, jute, straw, coconut fibers, switchgrass (Panicum virgatum) and other natural fibers. Suitable lignocellulosic materials also fall as a residue in agriculture, z. B. in the harvest of grain (wheat straw, corn straw, etc.), corn, sugar cane (bagasse), etc. Suitable lignocellulosic materials are also available as a residue in forestry, z. In the form of branches, barks, woodchips, etc. A good source of lignocellulosic materials are also short rotation crops, which enable high biomass production in a relatively small area.
Erfindungsgemäß wird in Schritt a) ein lignocellulosehaltiges Material einem Aufschluss in einem wässrig-alkalischen Behandlungsmedium nach dem Kraft-Prozess (Sulfat- Prozess) unterzogen. Es kann vorteilhaft sein, das lignocellulosehaltige Ausgangsmaterial vor dem Aufschluss wenigstens einem Vorbehandlungsschritt zu unterziehen. Dazu zählt z. B. eine mechanische Zerkleinerung des cellulosehaltigen Ausgangsmaterials, z. B. durch Schreddern (Häckseln) und/oder Mahlen. Aufgrund ihrer Stoffeigenschaften werden faserhaltige Materialien vorzugsweise nicht einer Druck-Schub-Zerkleinerung, sondern einer Prallzerkleinerung unterzogen. Geeignete Mahlvorrichtungen sind Hammermühlen, nach dem Prinzip der Strahlmahlung arbeitende Mahlvorrichtungen und Schlagradmühlen. Letztere eignen sich speziell für hohe Durchsätze. According to the invention, in step a) a lignocellulose-containing material is subjected to digestion in an aqueous-alkaline treatment medium by the kraft process (sulfate process). It may be advantageous to subject the lignocellulose-containing starting material to at least one pretreatment step before digestion. This includes z. As a mechanical comminution of cellulose-containing starting material, eg. B. by shredding (shredding) and / or grinding. Due to their material properties, fiber-containing materials are preferably not subjected to pressure-shear comminution but to impact crushing. Suitable grinding devices are hammer mills, grinders operating on the principle of jet milling and beater wheel mills. The latter are especially suitable for high throughputs.
Es kann vorteilhaft sein, das lignocellulosehaltige Ausgangsmaterial vor dem Auf- schluss mit dem wässrig-alkalischen Behandlungsmedium mit Mineralsäure und/oder Wasserdampf zu behandeln. Geeignete Mineralsäuren sind z. B. Salzsäure und insbesondere Schwefelsäure. Die Behandlung mit Wasserdampf erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 1 10 bis 300 °C, besonders bevorzugt 120 bis 250 °C. Durch eine Behandlung des lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterials mit Mi- neralsäure und/oder Wasserdampf vor dem Aufschluss mit einem wässrig-alkalischen Behandlungsmedium wird eine zumindest teilweise Hydrolyse der in dem Lignocellulo- sematerial enthaltenen Hemicellulosen bewirkt. Bei Nadelhölzern gehen bei der Vorhydrolyse in der Regel 10 bis 15 Gew.-% des Lignocellulosematerials, bezogen auf das Gesamtgewicht, in Lösung. Bei Laubhölzern gehen bei der Vorhydrolyse in der Regel 15 bis 20 Gew.-% des Lignocellulosematerials, bezogen auf das Gesamtgewicht, in Lösung. Der Aufschluss in Schritt a) erfolgt nach dem Kraft-Verfahren (Sulfat-Verfahren). Das in Schritt a) eingesetzte Behandlungsmedium enthält dann als Hauptkomponenten wenigstens eine Base und wenigstens ein Alkalimetallsulfid in einem wässrigen Medium. Geeignete Basen, sind Alkali- und Erdalkalimetallhydroxide, z. B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Calciumhydroxid oder Magnesiumhydroxid, Alkali- und Erdalkalime- tallhydrogencarbonate, z. B. Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Cal- ciumhydrogencarbonat oder Magnesiumhydrogencarbonat, Alkali- und Erdalkalimetall- carbonate, z. B. Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Calciumcarbonat oder Magnesium- carbonat, Erdalkalimetalloxide, wie Calciumoxid oder Magnesiumoxid, und Gemische davon. Bevorzugte Basen sind Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Gemische davon. Besonders bevorzugt als Base ist Natriumhydroxid. It may be advantageous to treat the lignocellulose-containing starting material with mineral acid and / or water vapor prior to digestion with the aqueous-alkaline treatment medium. Suitable mineral acids are, for. As hydrochloric acid and especially sulfuric acid. The treatment with steam is preferably carried out at a temperature in the range of about 1 10 to 300 ° C, particularly preferably 120 to 250 ° C. Treatment of the lignocellulose-containing starting material with mineral acid and / or steam prior to digestion with an aqueous-alkaline treatment medium causes at least partial hydrolysis of the hemicelluloses contained in the lignocellulosic material. In the case of coniferous woods, prehydrolysis usually involves dissolving 10 to 15% by weight of the lignocellulosic material, based on the total weight, in solution. In the case of deciduous trees, 15 to 20% by weight of the lignocellulosic material, based on the total weight, generally dissolve in solution. The digestion in step a) is carried out by the kraft process (sulfate process). The treatment medium used in step a) then contains as main components at least one base and at least one alkali metal sulfide in an aqueous medium. Suitable bases are alkali and alkaline earth metal hydroxides, e.g. For example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide or magnesium hydroxide, alkali metal and Erdalkalime- tallhydrogencarbonate, z. For example, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, calcium bicarbonate or magnesium bicarbonate, alkali metal and alkaline earth metal carbonates, eg. For example, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate or magnesium carbonate, alkaline earth metal oxides such as calcium oxide or magnesium oxide, and mixtures thereof. Preferred bases are sodium hydroxide, potassium hydroxide and mixtures thereof. Particularly preferred as the base is sodium hydroxide.
Bevorzugt enthält das in Schritt a) eingesetzte Behandlungsmedium NaOH und we- nigstens eine schwefelhaltige Verbindung, vorzugsweise Na2S und/oder NaHS, in einem wässrigen Medium. Preferably, the treatment medium used in step a) contains NaOH and at least one sulfur-containing compound, preferably Na 2 S and / or NaHS, in an aqueous medium.
In einer speziellen Ausführungsform enthält das in Schritt a) eingesetzte Behandlungsmedium NaOH, Na2S und/oder NaHS, Na2CC"3 und Na2S04 in einem wässrigen Medium. In a specific embodiment, the treatment medium used in step a) contains NaOH, Na 2 S and / or NaHS, Na 2 CC "3 and Na 2 SO 4 in an aqueous medium.
Vorzugsweise erfolgt der Aufschluss des lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterials mit wenigstens einem wässrig-alkalischen Behandlungsmedium in Schritt a) bei einer Temperatur in einem Bereich von 50 bis 300 °C, besonders bevorzugt von 70 bis 250 °C. Preferably, the digestion of the lignocellulose-containing starting material with at least one aqueous-alkaline treatment medium in step a) at a temperature in a range of 50 to 300 ° C., more preferably from 70 to 250 ° C.
In einer speziellen Ausführung wird die Temperatur im Verlauf des Aufschlusses in Schritt a) sukzessive oder kontinuierlich erhöht, bis die gewünschte Endtemperatur erreicht ist. Dazu kann z. B. der Aufschluss in einer ersten Stufe bei einer Temperatur im Bereich von etwa 50 bis 130 °C und in einer zweiten Stufe in einem Bereich von etwa 130 bis 250 °C erfolgen. Die Dauer der ersten Stufe beträgt dabei z. B. 5 bis 50 %, bezogen auf die gesamte Aufschlussdauer. Die Erwärmung erfolgt mit dazu üblichen Vorrichtungen, z. B. durch Wärmetauscher, Wärmebäder, Gasbrenner, etc. Möglich ist auch der Einsatz von in anderen Bereichen des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnener Wärme, z. B. aus der Verbrennung des bei der Herstellung des organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffs anfallenden Abgasstroms. Der Druck beim Aufschluss in Schritt a) liegt im Allgemeinen in einem Bereich von 0,1 bar bis 100 bar, vorzugsweise 1 bar bis 10 bar. In einer speziellen Ausführung wird bei Umgebungsdruck gearbeitet. Die Dauer des Aufschlusses in Schritt a) beträgt im Allgemeinen 0,5 Minuten bis 7 Tage, vorzugsweise 5 Minuten bis 96 Stunden. In a specific embodiment, the temperature in the course of the digestion in step a) is increased successively or continuously until the desired final temperature is reached. This can z. B. the digestion in a first stage at a temperature in the range of about 50 to 130 ° C and in a second stage in a range of about 130 to 250 ° C. The duration of the first stage is z. B. 5 to 50%, based on the total digestion time. The heating takes place with customary devices, for. B. by heat exchangers, heat baths, gas burners, etc. Also possible is the use of heat obtained in other areas of the process according to the invention, for. B. from the combustion of the resulting in the production of organic liquid or liquefiable recyclable waste gas stream. The pressure during the digestion in step a) is generally in the range from 0.1 bar to 100 bar, preferably 1 bar to 10 bar. In a special version, working at ambient pressure. The duration of the digestion in step a) is generally 0.5 minutes to 7 days, preferably 5 minutes to 96 hours.
Der Aufschluss in Schritt a) kann einstufig oder mehrstufig erfolgen. Im einfachsten Fall erfolgt der Aufschluss in Schritt a) einstufig. In einer geeigneten Ausgestaltung eines zweistufigen Aufschlusses kann z. B. eine nachfolgende Stufe eine erhöhte Temperatur und/oder einen erhöhten Druck aufweisen als die vorhergehende Stufe. Bei einem mehrstufigen Aufschluss kann das aufgeschlossene Material aus nur einer der Stufen oder aus mehreren Stufen für die Weiterverarbeitung in Schritt b) eingesetzt werden. Bedingung dafür ist jedoch, dass es sich bei dem zur Weiterverarbeitung in Schritt b) eingesetzten Material um eine an Schwarzlauge handelt. The digestion in step a) can take place in one or more stages. In the simplest case, the digestion in step a) takes place in one stage. In a suitable embodiment of a two-stage digestion z. B. a subsequent stage at an elevated temperature and / or an elevated pressure than the previous stage. In a multi-stage digestion, the digested material from only one of the stages or from several stages for further processing in step b) can be used. The condition for this, however, is that the material used for further processing in step b) is a black liquor.
Das in Schritt a) eingesetzte Behandlungsmedium ist befähigt, unter den im Folgenden näher angegebenen Aufschlussbedingungen zumindest einen Teil der Cellulose- Begleitstoffe des lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterials zu solubilisieren. Dabei erfolgt speziell eine zumindest teilweise, vorzugsweise im Wesentlichen vollständige, Solubilisierung des in dem lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterial enthaltenen Lig- nins. Darunter wird verstanden, dass vorzugsweise wenigstens 50 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des in dem lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterial enthaltenen Lignins, solubilisiert werden. Die in dem lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterial enthaltene Cellulose wird in dem Behandlungsmedium nicht oder nur zu einem geringen Anteil solubilisiert. Darunter wird verstanden, dass vorzugsweise höchstens 20 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der in dem lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterial enthaltenen Cellulose, solubilisiert werden. The treatment medium used in step a) is capable of solubilizing at least part of the cellulose impurities of the lignocellulose-containing starting material under the pulping conditions specified below. In particular, at least a partial, preferably substantially complete, solubilization of the ligin contained in the lignocellulose-containing starting material takes place. By this is meant that preferably at least 50% by weight, more preferably at least 75% by weight, based on the total weight of the lignin contained in the lignocellulose-containing starting material, are solubilized. The cellulose contained in the lignocellulose-containing starting material is not or only partially solubilized in the treatment medium. This means that preferably at most 20% by weight, particularly preferably at most 10% by weight, based on the total weight of the cellulose contained in the lignocellulose-containing starting material, are solubilized.
Der Begriff "Solubilisierung" bezeichnet im Rahmen der Erfindung die Überführung in einen flüssigen Zustand und umfasst dabei die Erzeugung von Lösungen der Cellulo- se-Begleitstoffe (speziell von ligninhaltigen Lösungen), wie auch das Überführen in einen davon verschiedenen solubilisierten Zustand. Wird ein Lignocellulosebestandteil in einen solubilisierten Zustand überführt, so müssen die einzelnen Moleküle, z. B. Polymermoleküle, nicht zwingend vollständig von einer Solvathülle umgeben sein. Wesentlich ist, dass der Lignocellulosebestandteil durch die Solubilisierung in einen Flüssigzustand übergeht. Solubilisate im Sinne der Erfindung sind somit auch kolloidale Lösungen, Mikrodispersionen, Gele, etc. Isolierung von Cellulose und Schwarzlauge (Schritt b)) In the context of the invention, the term "solubilization" refers to the conversion into a liquid state and comprises the generation of solutions of the cellulase accompanying substances (especially of lignin-containing solutions) as well as the conversion into a different solubilized state. When a lignocellulosic component is converted to a solubilized state, the individual molecules, e.g. B. polymer molecules, not necessarily completely surrounded by a solvation shell. It is essential that the lignocellulosic component changes to a liquid state as a result of the solubilization. Solubilisates according to the invention are thus also colloidal solutions, microdispersions, gels, etc. Isolation of cellulose and black liquor (step b))
In Schritt b) werden aus dem aufgeschlossenen Material eine an Cellulose angerei- cherte Fraktion und eine an Cellulose abgereicherte Schwarzlauge isoliert. In step b), a cellulose-enriched fraction and a cellulose-depleted black liquor are isolated from the digested material.
Vorzugsweise erfolgt in Schritt b) die Isolierung der an Cellulose angereicherten Fraktion und der an Cellulose abgereicherten Fraktion(en) durch Filtration, Zentrifugieren, Extraktion, Fällung, Destillation, Strippen oder eine Kombination davon. Der Fachmann kann dabei über das Isolierungsverfahren die Zusammensetzung der an Cellulose abgereicherten Schwarzlauge steuern. Bevorzugt erfolgt in Schritt b) die Isolierung der an Cellulose angereicherten Fraktion und der Schwarzlauge durch Filtration oder Zentrifugieren. Übliche Filtrationsverfahren sind z. B. die Kuchen- und Tiefenfiltration (z. B. beschrieben in A. Rushton, A. S. Ward, R. G. Holdich: Solid-Liquid Filtration and Separation Technology, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1996, Seiten 177ff., K. J. Ives, in A. Rushton (Hg.): Mathematical Models and Design Methods in Solid-Liquid Separation, NATO ASI Series E Nr. 88, Martinus Nijhoff, Dordrecht 1985, Seiten 90ff.) und Cross- flow-Filtrationen (z. B. beschrieben in J. Altmann, S. Ripperger, J. Membrane Sei. 124 (1997), Seiten 1 19 - 128). Übliche Zentrifugations-Verfahren sind z. B. in G. Hultsch, H. Wilkesmann, "Filtering Centrifuges," in D. B. Purchas, Solid-Liquid Separation, Upland Press, Croydon 1977, Seiten 493 - 559, und in H. Trawinski, Die äquivalente Klärfläche von Zentrifugen, Chem. Ztg. 83 (1959), Seiten 606 - 612, beschrieben. Zur Extraktion kann z. B. ein mit dem Behandlungsmedium aus der Zellstoffherstellung nicht mischbares Lösungsmittel oder zumindest ein eine Mischungslücke aufweisendes Lösungsmittel eingesetzt werden, in dem Lignin und gegebenenfalls weitere gewünschte Komponenten in einer ausreichenden Menge löslich ist. Die Abtrennung unzersetzt verdampfbarer Komponenten aus der ligninhaltigen Fraktion kann nach üblichen, dem Fachmann bekannten Destillationsverfahren erfolgen. Geeignete Vorrichtungen zur destillativen Aufarbeitung umfassen Destillationskolonnen, wie Bodenkolonnen, die mit Glocken, Siebplatten, Siebböden, Packungen, Füllkörpern, Ventilen, Seitenabzügen, etc. ausgerüstet sein können, Verdampfer, wie Dünnschichtverdampfer, Fallfilmverdampfer, Zwangsumlaufverdampfer, Sambay-Verdampfer, etc. und Kombinationen davon. Preferably, in step b) the isolation of the cellulose-enriched fraction and the cellulose-depleted fraction (s) is carried out by filtration, centrifugation, extraction, precipitation, distillation, stripping or a combination thereof. The person skilled in the art can control the composition of the cellulose-depleted black liquor via the isolation process. Preferably, in step b), the isolation of the cellulose-enriched fraction and the black liquor by filtration or centrifugation. Usual filtration methods are z. Cake and depth filtration (eg, described in A. Rushton, AS Ward, RG Holdich: Solid-Liquid Filtration and Separation Technology, VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1996, pages 177ff., KJ Ives, in A. Rushton (A. Hg.): Mathematical Models and Design Methods in Solid-Liquid Separation, NATO ASI Series E No. 88, Martinus Nijhoff, Dordrecht 1985, pages 90ff.) And crossflow filtrations (eg described in J. Altmann, S. Ripperger, J. Membrane Sci. 124 (1997), pages 1 19-128). Usual centrifugation methods are z. See G. Hultsch, H. Wilkesmann, "Filtering Centrifuges," DB Purchas, Solid-Liquid Separation, Upland Press, Croydon 1977, pp. 493-559, and H. Trawinski, The Equivalent Purification Plane of Centrifuges, Chem. Ztg. 83 (1959), pages 606-612. For extraction z. As a non-miscible with the treatment medium from pulp production solvent or at least one miscibility-exhibiting solvent can be used in the lignin and optionally other desired components in a sufficient amount is soluble. The separation of components which can be decomposed without decomposition from the lignin-containing fraction can be carried out by customary distillation methods known to the person skilled in the art. Suitable apparatus for working up by distillation include distillation columns, such as tray columns, which may be equipped with bells, sieve plates, sieve trays, packings, random packings, valves, side draws, etc., evaporators, such as thin film evaporators, falling film evaporators, forced circulation evaporators, Sambay evaporators, etc., and combinations from that.
In einer speziellen Ausführung erfolgt die Entfernung zumindest eines Teils der flüssigen Komponenten aus der Schwarzlauge bereits im Rahmen des Verfahrens zur Herstellung von Zellstoff, d. h. in Schritt b). So kann zur Behandlung in Schritt c) z. B. eine Schwarzlauge eingesetzt werden, die vor oder im Verlauf der einzelnen Eindampfschritte des zugrundeliegenden Zellstoffverfahrens entnommen wird. In a specific embodiment, the removal of at least a portion of the liquid components from the black liquor already takes place in the context of the process for the production of pulp, ie in step b). Thus, for treatment in step c) z. Legs Black liquor are used, which is taken before or during the individual evaporation steps of the underlying pulp process.
Die in Schritt b) erhaltene Schwarzlauge enthält Lignin als eine ihrer wesentlichen Komponenten. Des Weiteren enthält die in Schritt b) isolierte Schwarzlauge zumindest einen Teil des Behandlungsmediums aus Schritt a). The black liquor obtained in step b) contains lignin as one of its essential components. Furthermore, the black liquor isolated in step b) contains at least part of the treatment medium from step a).
Im Allgemeinen enthält die in Schritt b) isolierte Schwarzlauge die folgenden Komponenten: In general, the black liquor isolated in step b) contains the following components:
- Lignin; Lignin;
Hemicellulose;  hemicellulose;
optional Cellulose;  optional cellulose;
optional von Lignin, Hemicellulose und Cellulose verschiedene organische Komponenten;  optionally of lignin, hemicellulose and cellulose various organic components;
- optional anorganische Bestandteile aus dem lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterial; - Optional inorganic constituents from the lignocellulose-containing starting material;
wenigstens eine anorganische Aufschlusschemikalie.  at least one inorganic pulping chemical.
Die von Lignin, Hemicellulose und Cellulose verschiedenen organischen Komponenten sind beispielsweise ausgewählt unter Abbauprodukten von Lignin, Hemicellulose und/oder Cellulose, extrahierbaren niedermolekularen organischen Verbindungen (so genannte Extraktstoffe, wie Terpene, Harze, Fette), Polymere, wie Proteine, Nukleinsäuren und Pflanzengummi (so genanntes Exsudat). Zu den anorganischen Bestandteilen aus dem lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterial zählen Silicate. The organic components other than lignin, hemicellulose and cellulose are selected, for example, from decomposition products of lignin, hemicellulose and / or cellulose, extractable low molecular weight organic compounds (so-called extract substances, such as terpenes, resins, fats), polymers, such as proteins, nucleic acids and vegetable gums ( so-called exudate). The inorganic constituents from the lignocellulose-containing starting material include silicates.
Die anorganischen Aufschlusschemikalien sind ausgewählt unter den zuvor in Schritt a) genannten. Speziell sind die anorganischen Aufschlusschemikalien ausgewählt un- ter NaOH, Na2S, Na2C03 und Na2S04. The inorganic pulping chemicals are selected from those previously mentioned in step a). Specifically, the inorganic digestion chemicals are selected from NaOH, Na 2 S, Na 2 CO 3 and Na 2 SO 4 .
Die Schwarzlauge hat beispielsweise einen Feststoffgehalt im Bereich von etwa 10 bis 70 Gew.-%. Die in Schritt b) isolierte Schwarzlauge hat vorzugsweise einen Ligningehalt von 1 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 3 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Schwarzlauge. Die in Schritt b) isolierte Schwarzlauge hat vorzugsweise einen Schwefelgehalt von 0 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,4 bis 4 Gew.-%, bezogen auf elementaren Schwefel und den Feststoffgehalt der Schwarzlauge. Herstellung eines Wertstoffs und eines Abgasstroms aus der Schwarzlauge (Schritt c)) The black liquor has, for example, a solids content in the range of about 10 to 70 wt .-%. The black liquor isolated in step b) preferably has a lignin content of from 1 to 50% by weight, particularly preferably from 3 to 30% by weight, based on the solids content of the black liquor. The black liquor isolated in step b) preferably has a sulfur content of from 0 to 20% by weight, particularly preferably from 0.4 to 4% by weight, based on elemental sulfur and the solids content of the black liquor. Production of a valuable substance and an exhaust gas stream from the black liquor (step c))
In vielen Fällen ist es für die Gewinnung wenigstens eines organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffs aus der in Schritt b) isolierten ligninhaltigen Schwarzlauge unkritisch, wenn das für die weitere Behandlung eingesetzte Material zusätzlich zu Lignin wenigstens eine weitere Komponente enthält. In many cases, it is uncritical for the recovery of at least one organic liquid or liquefiable recyclable material from the lignin-containing black liquor isolated in step b) if the material used for the further treatment contains at least one further component in addition to lignin.
In einer speziellen Ausführungsform wird aus der Schwarzlauge vor der weiteren Behandlung in Schritt c) zumindest ein Teil der von Lignin verschiedenen Verbindungen entfernt. (Die aus der Schwarzlauge durch Entfernen zumindest eines Teils der von Lignin verschiedenen Verbindungen erhaltene Fraktion wird im Folgenden auch als "ligninangereicherte Fraktion" bezeichnet). Die aus der Schwarzlauge entfernten Komponenten werden vorzugsweise einer weiteren Aufarbeitung und/oder thermischen Verwertung, vorzugsweise im Rahmen des Verfahrens zur Celluloseherstellung, aus dem die Schwarzlauge erhalten wurde, zugeführt. Bevorzugt sind die aus der Schwarz- lauge zumindest teilweise entfernten Komponenten ausgewählt unter organischen Komponenten und/oder anorganischen Prozesschemikalien. In a specific embodiment, before the further treatment in step c), at least part of the compounds other than lignin are removed from the black liquor. (The fraction obtained from the black liquor by removing at least part of the compounds other than lignin is also referred to as "lignin-enriched fraction" hereinafter). The components removed from the black liquor are preferably fed to a further work-up and / or thermal utilization, preferably within the scope of the cellulose production process from which the black liquor was obtained. The components which are at least partially removed from the black liquor are preferably selected from organic components and / or inorganic process chemicals.
Zur Entfernung zumindest eines Teils der von Lignin verschiedenen Verbindungen kann zunächst der pH-Wert der Schwarzlauge auf einen geeigneten Wert eingestellt werden. Dazu kann die Schwarzlauge zur Einstellung des pH-Werts mit einer Säure oder einer säurebildenden Komponente versetzt werden. Geeignete Säuren und säurebildenden Komponenten sind z. B. CO2, Mineralsäuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure. Besonders bevorzugt ist CO2 (bzw. die daraus mit Wasser resultierende Kohlensäure). Vorzugsweise wird CO2 aus einem Abgasstrom der Herstel- lung des flüssigen oder verflüssigbaren organischen Wertstoffs oder aus dem integrierten Zellstoffverfahren eingesetzt. Geeignet ist z. B. das Abgas aus einer Schwarzlaugeverbrennung (recovery boiler) oder einem Kalkbrennofen. Dabei kann das Abgas entweder direkt oder nach Abtrennung von den anderen Komponenten (z. B. mittels eines Waschverfahrens, wie einer Benfield-Wäsche) in die ligninhaltige Fraktion einge- leitet werden. Weil CO2 beim Zellstoffverfahren prozessbedingt anfällt, ist der Einsatz von CO2 zur Einstellung des pH-Werts der Schwarzlauge mit geringeren Kosten verbunden als der Einsatz anderer Säuren und ermöglicht zudem in der Regel eine gute Integration in das Zellstoffverfahren. Vorzugsweise wird der pH-Wert der Schwarzlauge auf einen Wert von höchstens 10,5 abgesenkt. Die Isolierung des ausgefallenen Lignins erfolgt bevorzugt durch ein Filtrationsverfahren. Geeignete Filtrationsverfahren sind die zuvor Genannten. Gewünsch- tenfalls kann das isolierte Lignin wenigstens einem weiteren Aufarbeitungsschritt un- terzogen werden. Dazu zählt z. B. eine weitere Reinigung, vorzugsweise eine Wäsche mit einem geeigneten Waschmedium. Geeignete Waschmedien sind z. B. Mineralsäuren, wie Schwefelsäure, vorzugweise in wässriger Lösung. In einer speziellen Ausführung wird dann zur Bereitstellung eines ligninhaltigen Materials eine Schwarzlauge aus dem Kraft-Aufschluss zunächst zur Fällung wenigstens eines Teils des enthaltenen Lignins mit CO2 angesäuert, anschließend das ausgefallene Lignin durch Filtration isoliert und das Filtrat einer Wäsche mit Schwefelsäure unterzogen. To remove at least a portion of the compounds other than lignin, the pH of the black liquor may first be adjusted to a suitable value. For this purpose, the black liquor can be added to adjust the pH with an acid or an acid-forming component. Suitable acids and acid-forming components are, for. As CO2, mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid. Particularly preferred is CO2 (or the resulting carbon dioxide with water). Preferably, CO2 is used from an exhaust gas stream of the production of the liquid or liquefiable organic valuable material or from the integrated pulp process. Suitable is z. As the exhaust from a black liquor combustion (recovery boiler) or a lime kiln. In this case, the exhaust gas can be introduced into the lignin-containing fraction either directly or after separation from the other components (for example by means of a washing process, such as a Benfield wash). Because of the process-related nature of CO2 in the pulp process, the use of CO2 to adjust the pH of black liquor is associated with lower costs than the use of other acids and, as a rule, also allows good integration into the pulp process. Preferably, the pH of the black liquor is lowered to a value of at most 10.5. The isolation of the precipitated lignin is preferably carried out by a filtration process. Suitable filtration methods are those mentioned above. If desired, the isolated lignin can be subjected to at least one further work-up step. This includes z. B. a further cleaning, preferably a wash with a suitable washing medium. Suitable washing media are for. For example, mineral acids such as sulfuric acid, preferably in aqueous solution. In a special embodiment, a black liquor from the Kraft digestion is first acidified to CO2 to precipitate at least a portion of the lignin contained, then the precipitated lignin is isolated by filtration and the filtrate subjected to a wash with sulfuric acid.
Ein Verfahren zur Isolierung von Lignin aus einer Schwarzlauge durch Fällung mit CO2 ist in der WO 2008/079072 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird. Beson- ders geeignet ist auch das so genannte Lignoboost-Verfahren, das in der A process for the isolation of lignin from a black liquor by precipitation with CO2 is described in WO 2008/079072, to which reference is hereby made. Particularly suitable is the so-called lignoboost process, which is used in the
WO 2006/038863 (EP 1797236 A1 ) und WO 2006/031 175 (EP 1794363 A1 ) beschrieben ist, worauf ebenfalls Bezug genommen wird.  WO 2006/038863 (EP 1797236 A1) and WO 2006/031 175 (EP 1794363 A1), to which reference is also made.
Bevorzugt wird in Schritt c) die Schwarzlauge oder die ligninangereicherte Fraktion zur Behandlung einem Aufschluss unterzogen. Vorzugsweise wird das beim Aufschluss der Schwarzlauge oder der ligninangereicherten Fraktion erhaltene aufgeschlossene Material zur weiteren Behandlung einer Dealkylierung unterzogen. In step c), the black liquor or the lignin-enriched fraction is preferably subjected to treatment for treatment. Preferably, the digested material obtained in the digestion of the black liquor or lignin-enriched fraction is subjected to dealkylation for further treatment.
Eine spezielle Ausführung ist ein Verfahren, bei dem man in Schritt c): c1 ) gegebenenfalls aus der Schwarzlauge zumindest einen Teil der von Lignin verschiedenen Verbindungen entfernt, wobei eine ligninangereicherte Fraktion erhalten wird, c2) die Schwarzlauge oder die in Schritt c1 ) erhaltene ligninangereicherte Fraktion einem Aufschluss unterzieht, gegebenenfalls das in Schritt c2) erhaltene aufgeschlossene Material in wenigstens eine an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) und wenigstens eine an Aro- maten abgereicherte Fraktion C2) auftrennt, c4) das Aufschlussprodukt aus Schritt c2) oder die an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) aus Schritt c3) in eine Dealkylierungszone einspeist und in Gegenwart von Wasserstoff und/oder Wasserdampf umsetzt, c5) der Dealkylierungszone einen Austrag entnimmt und einer Auftrennung unterzieht, wobei wenigstens ein organischer flüssiger oder verflüssigbarer Wertstoff und wenigstens ein an leichter als der organische Wertstoff flüchtigen Kompo- nenten angereicherter Strom erhalten wird. A specific embodiment is a process in which, in step c): c1), if appropriate, removing from the black liquor at least a portion of the compounds other than lignin to obtain a lignin-enriched fraction, c2) the black liquor or the lignin-enriched product obtained in step c1) Subjecting the fraction to a digestion, optionally separating the digested material obtained in step c2) into at least one aromatics-enriched fraction C1) and at least one aromatics-depleted fraction C2), c4) the digestion product from step c2) or the aromatic-enriched fraction C1) from step c3) into a dealkylation zone and reacting in the presence of hydrogen and / or water vapor, c5) takes a discharge from the dealkylation zone and subjects it to a separation, whereby at least one organic liquid or liquefiable recyclable material and at least one stream enriched in more easily than the organic valuable material is obtained.
Aufschluss information
Bei dem Aufschluss in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Auf- Schlussprodukt erhalten, das Komponenten enthält, deren mittleres Molekulargewicht deutlich unter dem mittleren Molekulargewicht der in dem lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterial enthaltenen Komponenten liegt. In the digestion in step c) of the process according to the invention a final product is obtained which contains components whose average molecular weight is significantly below the average molecular weight of the components contained in the lignocellulose-containing starting material.
Bevorzugt weist das beim Aufschluss in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) erhaltene Auf- Schlussprodukt überwiegend Komponenten mit einem Molekulargewicht von höchstens 500 g/mol, besonders bevorzugt von höchstens 400 g/mol, insbesondere von höchstens 300 g/mol, auf. Preferably, the digestion product obtained in the digestion in step c) (especially in step c2)) predominantly comprises components having a molecular weight of at most 500 g / mol, more preferably of at most 400 g / mol, in particular of at most 300 g / mol ,
Der Aufschluss in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) kann prinzipiell nach zwei Varianten erfolgen, die im Folgenden eingehend beschrieben sind. Die erste Variante umfasst eine Pyrolyse und führt entsprechend zu einem Pyrolyseprodukt. Die zweite Variante umfasst eine Umsetzung in Gegenwart eines flüssigen Aufschlussmediums und führt entsprechend zu einem Produkt des flüssigen Aufschlusses. 1 . Variante: Pyrolyse The digestion in step c) (especially in step c2)) can in principle take place according to two variants, which are described in detail below. The first variant comprises a pyrolysis and leads accordingly to a pyrolysis product. The second variant comprises a reaction in the presence of a liquid digestion medium and leads accordingly to a product of the liquid digestion. 1 . Variant: pyrolysis
In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schwarzlauge oder die ligninangereicherte Fraktion in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) einer Pyrolyse unterzogen. Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens fällt das Auf- Schlussprodukt zumindest teilweise gasförmig an. In a first variant of the process according to the invention, the black liquor or the lignin-enriched fraction in step c) (especially in step c2)) is subjected to pyrolysis. In this variant of the method according to the invention, the final product is at least partially gaseous.
Die Pyrolyse kann diskontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen. Die kontinuierliche Pyrolyse ist bevorzugt. Die Pyrolyse erfolgt in wenigstens einer Pyrolysezone. Die Schwarzlauge oder die ligninangereicherte Fraktion kann mittels geeigneter Transporteinrichtungen, wie z. B. Schneckenförderer oder einer pneumatischen Förderung, in eine Pyrolysezone eingetragen werden. Zur Pyrolyse wird die Schwarzlauge, speziell die ligninangereicherte Fraktion, bevorzugt in überwiegend fester Form eingesetzt. Überwiegend feste Form bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass der Stoff dem Fachmann bekannten Verfahren zur Feststoffförderung (siehe z.B. Perry's chemical engineers' handbook, Herausgeber Robert H. Perry, Don W. Green, Ausgabe 8, illustriert, Verlag McGraw-Hill, 2008) zugänglich ist. Zur Pyrolyse wird die Schwarzlauge, speziell die ligninangereicherte Fraktion, dann z. B. als feuchter oder vorgetrockneter Feststoff eingesetzt. The pyrolysis can be carried out batchwise or continuously. Continuous pyrolysis is preferred. The pyrolysis takes place in at least one pyrolysis zone. The black liquor or the lignin-enriched fraction can by means of suitable transport facilities, such as. B. screw conveyor or pneumatic conveying, are registered in a pyrolysis zone. For pyrolysis, the black liquor, especially the lignin-enriched fraction, is preferably used in predominantly solid form. Predominantly solid form in the context of the invention means that the substance is known to those skilled in the method for solid support (see, for example, Perry's chemical engineers' handbook, published by Robert H. Perry, Don W. Green, Issue 8, published by McGraw-Hill, 2008) is accessible. For pyrolysis, the black liquor, especially the lignin-enriched fraction, then z. B. used as a moist or predried solid.
Die Pyrolysezone kann in verschiedenen Ausführungsformen gestaltet sein, z. B. als Drehrohrofen oder Wirbelschicht. Geeignet sind sowohl stationäre als auch zirkulierende Wirbelschichten. In der Wirbelschicht wird weiterhin ein Wirbelgas (vorzugsweise Wasserdampf, Kohlendioxid, Stickstoff oder ein Gasgemisch aus einem der nachfolgenden Verfahrensschritte) und als Wirbelgut ein unter den gegebenen Bedingungen inerter körniger Zuschlagstoff zugeführt. Besonders geeignet als Zuschlagsstoff ist Quarzsand. Ein solches Wirbelschichtverfahren ist z. B. in der US 4,409,416 A beschrieben. In einer alternativen Ausführung umfasst die Pyrolysezone wenigstens ein Festbett. Die Festbetten können wenigstens eine inerte Festbettschüttung und/oder wenigstens eine katalytisch aktive Festbettschüttung umfassen. Wird das erfindungsgemäße Verfahren mit wenigstens einem Festbett als Pyrolysezone betrieben, so kann ein Intervallbetrieb vorteilhaft sein, bei dem sich an eine Pyrolysephase eine Abbrand- phase anschließt, um schwerflüchtige Komponenten aus dem Festbett zu entfernen. The pyrolysis zone may be designed in various embodiments, for. B. as a rotary kiln or fluidized bed. Both stationary and circulating fluidized beds are suitable. In the fluidized bed, a fluidizing gas (preferably water vapor, carbon dioxide, nitrogen or a gas mixture from one of the subsequent process steps) and a granular additive inert under the given conditions are also supplied. Particularly suitable as an additive is quartz sand. Such a fluidized bed process is z. For example, in US 4,409,416 A described. In an alternative embodiment, the pyrolysis zone comprises at least one fixed bed. The fixed beds may comprise at least one inert fixed bed and / or at least one catalytically active fixed bed. If the process according to the invention is operated with at least one fixed bed as the pyrolysis zone, then an interval operation may be advantageous in which a pyrolysis phase is followed by a combustion phase in order to remove low-volatility components from the fixed bed.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird die Pyrolyse nicht unter Zusatz von Wasserstoff durchgeführt. In dieser Ausführungsform erfolgt die hydrierende Umset- zung im Wesentlichen im Dealkylierungsschritt (speziell in Schritt c4)). In a first preferred embodiment, the pyrolysis is not carried out with the addition of hydrogen. In this embodiment, the hydrogenating reaction essentially takes place in the dealkylation step (especially in step c4)).
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird die Pyrolyse unter Zusatz von Wasserstoff durchgeführt. Diese Ausgestaltung der Pyrolyse kann auch als Hydrocra- cken bezeichnet werden. Beim Hydrocracken wird der Ligninanteil der Schwarzlauge oder der ligninangereicherten Fraktion durch Einwirken von Wasserstoff vollständig oder teilweise in niedermolekulare Bruchstücke gespalten. Die Pyrolyse unter Zusatz von Wasserstoff erfolgt vorzugsweise in Suspension. Sie erfolgt weiterhin vorzugsweise unter Verwendung eines Katalysators und/oder unter hohem Druck. Ein derartiges Verfahren ist z. B. in US 4,420,644 und in H. L. Churn et al., Adv. Solar Energy, Vol.4 (1988), 91 ff., beschrieben. In a second preferred embodiment, the pyrolysis is carried out with the addition of hydrogen. This embodiment of the pyrolysis can also be referred to as hydrocracking. In hydrocracking, the lignin content of the black liquor or of the lignin-enriched fraction is completely or partially split into low-molecular fractions by the action of hydrogen. The pyrolysis with the addition of hydrogen is preferably carried out in suspension. It is furthermore preferably carried out using a catalyst and / or under high pressure. Such a method is z. In US 4,420,644 and in H. L. Churn et al., Adv. Solar Energy, Vol. 4 (1988), 91 et seq.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zur Pyrolyse eine eingedampfte Schwarzlauge aus dem Kraft-Prozess eingesetzt. Ein solches Verfahren ist z. B. in der US 3,375,283 beschrieben. Die Schwarzlauge liegt dabei überwiegend in fester Form vor. Auch in dieser Verfahrensvariante fällt als Produkt ein Pyrolysegasstrom an. Der ebenfalls anfallende feste Rückstand kann z. B. in den Pulping-Prozess zurückgeführt werden. Die Pyrolyse in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) kann gewünschtenfalls in Gegenwart wenigstens eines Pyrolysekatalysators erfolgen. Als Pyrolysekatalysatoren eignen sich z. B. Kieselsäure, Tonerde, Aluminosilicate, Aluminosilicate mit Schichtstrukturen und Zeolithe, wie Mordenit, Faujasit, Zeolith X, Zeolith-Y und ZSM-5, Zirkoniumoxid oder Titandioxid. In a further preferred embodiment, a vaporized black liquor from the kraft process is used for pyrolysis. Such a method is z. As described in US 3,375,283. The black liquor is predominantly in solid form in front. Also in this process variant falls as a product to a pyrolysis gas stream. The also incurred solid residue can, for. B. be returned to the pulping process. The pyrolysis in step c) (especially in step c2)) can, if desired, be carried out in the presence of at least one pyrolysis catalyst. As pyrolysis z. Silicic acid, alumina, aluminosilicates, layered aluminosilicates and zeolites such as mordenite, faujasite, zeolite X, zeolite-Y and ZSM-5, zirconia or titania.
Die Temperatur bei der Pyrolyse liegt vorzugsweise in einem Bereich von 200 bis 1500 °C, besonders bevorzugt 250 bis 1000 °C, insbesondere 300 bis 800 °C. The temperature in the pyrolysis is preferably in a range of 200 to 1500 ° C, more preferably 250 to 1000 ° C, especially 300 to 800 ° C.
Der Druck bei der Pyrolyse liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 250 bar (absolut), bevorzugt 1 ,0 bis 40 bar (absolut). The pressure in the pyrolysis is preferably in a range of 0.5 to 250 bar (absolute), preferably 1, 0 to 40 bar (absolute).
Die Verweilzeit bei der Pyrolysetemperatur kann wenige Sekunden bis mehrere Tage betragen. In einer speziellen Ausführungsform beträgt die Verweilzeit bei der Pyrolysetemperatur 0,5 Sekunden bis 5 Minuten, spezieller 2 Sekunden bis 3 Minuten. Die Verweilzeit speziell bei einem Wirbelschichtreaktor ergibt sich aus dem Quotienten von Gesamtvolumen des Reaktors zum Volumenstrom des Wirbelgases unter den Pyrolysebedingungen. The residence time at the pyrolysis temperature can be a few seconds to several days. In a specific embodiment, the residence time at the pyrolysis temperature is 0.5 second to 5 minutes, more specifically 2 seconds to 3 minutes. The residence time, especially in the case of a fluidized-bed reactor, results from the quotient of the total volume of the reactor to the volume flow of the fluidizing gas under the pyrolysis conditions.
Geeignete Verfahren zur katalysierten oder unkatalysierten Pyrolyse von Lignin sind z. B. auch in WO 96/09350 (Midwest Research Institute, 1996) oder US 4,409,416 (Hy- drocarbon Research Institute, 1983) beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird. Suitable processes for the catalyzed or uncatalyzed pyrolysis of lignin are e.g. In WO 96/09350 (Midwest Research Institute, 1996) or US 4,409,416 (Hydrocarbon Research Institute, 1983), to which reference is hereby made.
In der Pyrolysezone wird die Schwarzlauge oder die ligninangereicherte Fraktion zu einem Pyrolyseprodukt umgesetzt, das unter den Bedingungen der Pyrolyse zumindest zum Teil gasförmig ("Pyrolysegas") vorliegt. Weiterhin kann bei der Pyrolyse ein Pyrolyseprodukt resultieren, das unter den Bedingungen der Pyrolyse zum Teil flüssig und/oder fest vorliegt. In the pyrolysis zone, the black liquor or the lignin-enriched fraction is converted to a pyrolysis product which is at least partly gaseous ("pyrolysis gas") under the conditions of pyrolysis. Furthermore, during the pyrolysis, a pyrolysis product may result that is partially liquid and / or solid under the conditions of pyrolysis.
Die Zusammensetzung des Pyrolyseprodukts kann in Abhängigkeit von der Schwarz- lauge bzw. der ligninangereicherten Fraktion variieren. The composition of the pyrolysis product may vary depending on the black liquor or the lignin-enriched fraction.
In jedem Fall enthält das bei der Pyrolyse in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) erhaltene Aufschlussprodukt substituierte Aromaten und/oder mehrkernige Aromaten. Das Aufschlussprodukt kann zusätzlich zu Aromaten weitere Komponenten enthalten, die aus- gewählt sind unter Wasserdampf, Inertgas (z. B. Stickstoff), nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen, H2, CO, CO2, schwefelhaltigen Verbindungen, wie z. B. H2S, SO2, etc., und Mischungen davon. Bei den nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen handelt es sich bevorzugt um Abbauprodukte, wie Methan. In any case, the digestion product obtained during pyrolysis in step c) (especially in step c2) contains substituted aromatics and / or polynuclear aromatics. The digestion product may contain, in addition to aromatics, other components which are selected from water vapor, inert gas (eg., Nitrogen), non-aromatic hydrocarbons, H2, CO, CO2, sulfur-containing compounds, such as. B. H2S, SO2, etc., and mixtures thereof. The non-aromatic hydrocarbons are preferably degradation products, such as methane.
Die Auftrennung und weitere Behandlung des bei der Pyrolyse in Schritt b) erhaltenen Aufschlussprodukts wird im Folgenden (speziell bei Schritt c3)) eingehender beschrieben. Erfindungsgemäß wird in Schritt c) des Verfahrens ein Abgasstrom gewonnen, der anschließend (in Schritt d)) in das Verfahren zur Herstellung von Zellstoff zurückgeführt und darin verwertet wird. Sofern Schritt c) eine Pyrolyse umfasst, resultieren dabei in der Regel organische Komponenten, die unter den Pyrolysebedingungen nicht verdampfbar sind. Diese verbleiben z. B. im Katalysatorbett oder befinden sich auf dem inerten körnigen Zuschlagsstoff eines Wirbelschichtreaktors. Bei der Verbrennung dieser nicht verdampfbaren Komponenten resultiert ein Abbrandgas, das sich zur Rückführung als Abgasstrom eignet. In dieser Ausführungsform enthält der Abgasstrom wenigstens eine der folgenden Komponenten CO2, CO, H2O, O2, SO2 und Mischungen davon. The separation and further treatment of the digestion product obtained in the pyrolysis in step b) is described in more detail below (especially in step c3)). According to the invention, an exhaust gas stream is obtained in step c) of the process, which is subsequently recycled (in step d)) into the process for the production of pulp and utilized therein. If step c) comprises pyrolysis, organic components generally result which can not be vaporized under the pyrolysis conditions. These remain z. B. in the catalyst bed or are located on the inert granular aggregate of a fluidized bed reactor. Combustion of these non-volatile components results in a burn-off gas that is suitable for recirculation as an exhaust gas stream. In this embodiment, the exhaust gas stream contains at least one of the following components CO2, CO, H2O, O2, SO2 and mixtures thereof.
Zur Gewinnung des Abgasstroms kann ein nicht flüchtige oder gering flüchtige Komponenten enthaltender Austrag aus der Pyrolysezone nach Abtrennung vom Pyrolysegas in einer geeigneten Einrichtung (z. B. Zyklon) mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas unter erhöhten Temperaturen in Kontakt gebracht werden. In order to obtain the exhaust gas stream, a discharge from the pyrolysis zone containing non-volatile or low-volatile components may be brought into contact with an oxygen-containing gas at elevated temperatures after separation from the pyrolysis gas in a suitable device (eg cyclone).
Zur Gewinnung des Abgasstroms kann alternativ die Pyrolyse der Schwarzlauge oder der ligninangereicherten Fraktion unterbrochen und die Pyrolysezone selbst zur Entfernung von nicht flüchtigen oder gering flüchtigen Komponenten mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas unter erhöhten Temperaturen in Kontakt gebracht werden. Alternatively, to recover the exhaust stream, pyrolysis of the black liquor or lignin enriched fraction may be discontinued and the pyrolysis zone itself contacted with an oxygen-containing gas at elevated temperatures to remove non-volatile or low-volatility components.
Bevorzugt wird als Sauerstoff enthaltendes Gas Luft eingesetzt. Bevorzugt liegt die Temperatur zur Gewinnung des Abgasstroms in einem Bereich von 400 bis 2000 °C, besonders bevorzugt von 600 bis 1500 °C, insbesondere von 700 bis 1300 °C. Beim Abbrennen der bei der Pyrolyse entstandenen nicht flüchtigen oder schwer flüchtigen Komponenten wird der Abgasstrom erhalten. Das Abbrennen kann in der Pyrolysezone selbst oder in einer separaten Abbrandzone erfolgen. Wird das erfindungsgemäße Verfahren mit wenigstens einem Festbett als Pyrolysezone betrieben, so wird der Abbrand bevorzugt in einer separaten Abbrandzone durchgeführt. Durch eine geeignete Trenneinrichtung oder in der Pyrolysezone selbst (Ausführung z. B. als Wirbelschicht) wird der Zuschlagsstoff dann vom entstandenen Abstoff- ström abgetrennt und durch eine geeignete Fördereinrichtung in die Pyrolysezone zurückgeführt. Der Abbrand kann aber auch in Intervallen erfolgen, wobei sich an ein Pyrolyseintervall jeweils ein Abbrandintervall anschließt. In dem Abbrandintervall werden schwerflüchtige Komponenten aus dem Festbett entfernt und dabei der Abgasstrom gewonnen. Preferably, air is used as the oxygen-containing gas. The temperature for obtaining the exhaust gas stream is preferably in the range from 400 to 2000 ° C., particularly preferably from 600 to 1500 ° C., in particular from 700 to 1300 ° C. Upon burning off the nonvolatile or poorly volatile components produced during the pyrolysis, the offgas stream is obtained. The burning off can take place in the pyrolysis zone itself or in a separate combustion zone. If the process according to the invention is operated with at least one fixed bed as pyrolysis zone, the burnup is preferably carried out in a separate burnup zone. By means of a suitable separation device or in the pyrolysis zone itself (embodiment eg as fluidized bed), the aggregate is then separated from the resulting effluent and returned to the pyrolysis zone by a suitable conveying device. However, the burnup can also take place at intervals, with a burnup interval in each case following a pyrolysis interval. In the combustion interval, low-volatility components are removed from the fixed bed and the exhaust gas flow is thereby obtained.
2. Variante: Aufschluss in flüssiger Phase 2nd variant: digestion in the liquid phase
In einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schwarzlauge oder die ligninangereicherte Fraktion in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) einem Auf- schluss in Gegenwart eines flüssigen Aufschlussmediums unterzogen. Bei dieser Variante fällt das Aufschlussprodukt zumindest teilweise in flüssiger Phase an. In a second variant of the process according to the invention, the black liquor or the lignin-enriched fraction in step c) (especially in step c2)) is subjected to digestion in the presence of a liquid digestion medium. In this variant, the digestion product falls at least partially in the liquid phase.
Der Aufschluss in flüssiger Phase ist prinzipiell nach einer Vielzahl von Verfahren möglich, die sich vor allem hinsichtlich des Aufschlussmediums unterscheiden. Bevorzugt wird die Schwarzlauge oder die ligninangereicherte Fraktion einem Aufschluss in Gegenwart eines wässrig-alkalischen Aufschlussmediums unterzogen. Speziell handelt es sich um das Aufschlussmedium aus Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf die entsprechenden Ausführungen unter Schritt a) wird hier in vollem Umfang Bezug genommen. The digestion in the liquid phase is in principle possible by a variety of methods, which differ mainly in terms of the digestion medium. The black liquor or the lignin-enriched fraction is preferably subjected to digestion in the presence of an aqueous-alkaline digestion medium. Specifically, it is the digestion medium from step a) of the process according to the invention. The corresponding statements under step a) are hereby fully incorporated by reference.
Vorzugsweise erfolgt der Aufschluss in flüssiger Phase in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) oberhalb der Umgebungstemperatur. Die Temperatur liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 40 bis 300 °C, besonders bevorzugt von 50 bis 250 °C. In einer speziellen Ausführung wird die Temperatur im Verlauf der Behandlung zunächst sukzessi- ve oder kontinuierlich erhöht, bis die gewünschte Endtemperatur erreicht ist. Preferably, the digestion in the liquid phase in step c) (especially in step c2)) above the ambient temperature. The temperature is preferably in a range of about 40 to 300 ° C, more preferably 50 to 250 ° C. In a special embodiment, the temperature is initially increased successively or continuously during the course of the treatment until the desired final temperature is reached.
Der Aufschluss in flüssiger Phase in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) kann bei vermindertem Druck, bei Umgebungsdruck oder oberhalb des Umgebungsdrucks erfolgen. Der Druck in Schritt a) liegt im Allgemeinen in einem Bereich von 0,01 bar bis 300 bar, vorzugsweise 0,1 bar bis 100 bar. The liquid phase digestion in step c) (especially in step c2)) may be at reduced pressure, at ambient pressure or above ambient pressure. The pressure in step a) is generally in a range of 0.01 bar to 300 bar, preferably 0.1 bar to 100 bar.
Die Dauer des Aufschlusses in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) beträgt im Allgemeinen 0,5 Minuten bis 7 Tage, vorzugsweise 5 Minuten bis 96 Stunden. Bevorzugt wird der Aufschluss in örtlicher Nähe zum Standort der Zellstoffherstellung durchgeführt, um den Transportaufwand für die an Cellulose abgereicherte Fraktion, speziell eine Schwarzlauge, gering zu halten. Der Transport erfolgt vorzugsweise über Rohrleitung. The duration of the digestion in step c) (especially in step c2)) is generally 0.5 minutes to 7 days, preferably 5 minutes to 96 hours. Preferably, the digestion is carried out in close proximity to the site of pulp production in order to minimize the transport costs for the cellulose-depleted fraction, especially a black liquor. The transport preferably takes place via pipeline.
In jedem Fall enthält das beim Aufschluss in Gegenwart eines flüssigen Aufschlussmediums in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) erhaltene Aufschlussprodukt substituierte Aromaten und/oder mehrkernige Aromaten. Die Auftrennung und weitere Behandlung des in Gegenwart eines flüssigen Aufschlussmediums in Schritt c) (speziell in Schritt c2)) erhaltenen Aufschlussprodukts wird im Folgenden (speziell bei Schritt c3)) eingehender beschrieben. In any case, the digestion product obtained in the digestion in the presence of a liquid digestion medium in step c) (especially in step c2)) contains substituted aromatics and / or polynuclear aromatics. The separation and further treatment of the digestion product obtained in the presence of a liquid digestion medium in step c) (especially in step c2)) will be described in more detail below (especially in step c3)).
Im Falle des Aufschlusses durch Pyrolyse ist es möglich, das beim Aufschluss der Schwarzlauge oder einer ligninangereicherten Fraktion erhaltene Aufschlussprodukt ohne weitere Auftrennung und/oder Behandlung zu einer Dealkylierung einzusetzen. Speziell kann das in Schritt c2) erhaltene Aufschlussprodukt ohne weitere Auftrennung und/oder Behandlung zur Dealkylierung in Schritt c4) eingesetzt werden. In einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das beim Aufschluss der Schwarzlauge oder einer ligninangereicherten Fraktion erhaltene Aufschlussprodukt vor seinem Einsatz zu einer Dealkylierung einer Auftrennung und/oder Behandlung unterzogen. Speziell wird das in Schritt c2) erhaltene Aufschlussprodukt vor seinem Einsatz in der Dealkylierung in Schritt c4) einer Auftrennung und/oder Be- handlung in Schritt c3) unterzogen. In the case of digestion by pyrolysis, it is possible to use the decomposition product obtained in the digestion of the black liquor or a lignin-enriched fraction without further separation and / or treatment for a dealkylation. Specifically, the digestion product obtained in step c2) can be used without further separation and / or treatment for dealkylation in step c4). In another embodiment of the process according to the invention, the digestion product obtained by digesting the black liquor or a lignin-enriched fraction is subjected to a dealkylation of a separation and / or treatment before it is used. Specifically, the digestion product obtained in step c2) is subjected to separation and / or treatment in step c3) before it is used in the dealkylation in step c4).
Auftrennung/Behandlung des Aufschlussprodukts (Schritt c3)) Separation / treatment of the digestion product (step c3))
Vorzugsweise wird in Schritt c3) das in Schritt c2) erhaltene aufgeschlossene Material in wenigstens eine an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) und wenigstens eine an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) aufgetrennt. Preferably, in step c3) the digested material obtained in step c2) is separated into at least one aromatic-enriched fraction C1) and at least one aromatic-depleted fraction C2).
Die Auftrennung erfolgt vorzugweise durch Destillation, Extraktion, Absorption, Membranverfahren oder eine Kombination davon. Die Auftrennung erfolgt besonders bevor- zugt durch Destillation, Extraktion oder eine Kombination davon. The separation is preferably carried out by distillation, extraction, absorption, membrane processes or a combination thereof. The separation is particularly preferably carried out by distillation, extraction or a combination thereof.
Im Falle, dass der Aufschluss in Schritt c2) in flüssiger Phase erfolgt, erfolgt die Auftrennung in Schritt c3) bevorzugt mittels Destillation und/oder Extraktion. In einer ersten speziellen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schwarzlauge oder eine ligninangereicherte Fraktion davon in Schritt c2) einem Aufschluss in flüssiger Phase unterzogen und umfasst in Schritt c3) die Auftrennung in wenigstens eine an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) und wenigstens eine an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) eine Extraktion und/oder eine Destillation. In the event that the digestion in step c2) takes place in the liquid phase, the separation in step c3) is preferably carried out by means of distillation and / or extraction. In a first specific embodiment of the process according to the invention, the black liquor or a lignin-enriched fraction thereof is subjected to liquid phase digestion in step c2) and comprises, in step c3), separation into at least one aromatics enriched fraction C1) and at least one aromatics-depleted fraction C2) an extraction and / or distillation.
Bevorzugt wird vor der Auftrennung in Schritt c3) der pH-Wert des Austrage aus einem Aufschluss in flüssiger Phase in Schritt c2) auf einen gewünschten Wert eingestellt. Erfindungsgemäß wird in Schritt c3) ein Aufschlussprodukt eingesetzt, das durch Aufschluss in Gegenwart eines alkalischen Aufschlussmediums aus dem Kraft-Prozess erhalten wurde. Bevorzugt wird dann vor der Auftrennung des Aufschlussprodukts der pH-Wert durch Zugabe von Säure auf einen Wert von höchstens 9, besonders bevorzugt von höchstens 8 eingestellt. Geeignete Säuren sind z. B. Mineralsäuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure sowie säurebildende Verbindungen, wie CO2 und H2S. Vorzugsweise wird CO2 aus einem Abgasstrom des erfindungsgemäßen Verfahrens oder des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gekoppelten Zellstoffverfahrens eingesetzt. Geeignet ist z. B. das Abgas aus einer Schwarzlaugeverbrennung (recovery boiler) oder einem Kalkbrennofen. Dabei kann das Abgas entweder direkt oder nach Abtrennung von den anderen Komponenten (z. B. mittels eines Waschverfahrens, wie einer Benfield-Wäsche) in das Aufschlussprodukt eingeleitet werden. Der Einsatz von CO2 zur Einstellung des pH-Werts ist somit mit geringeren Kosten verbunden als beim Einsatz anderer Säuren und ermöglicht zudem in der Regel eine gute Integration in ein Zellstoff verfahren. Die beim Aufschluss in Schritt c2) erhaltenen Hy- droxyaromaten liegen bei pH-Werten über ca. 9 praktisch vollständig als Salze (Pheno- late) vor. Durch vorheriges Absenken des pH auf einen Wert < 9, bevorzugt < 8, wird eine effektive Abtrennung durch Destillation und/oder Extraktion erleichtert. Preferably, prior to the separation in step c3), the pH of the discharge from a liquid phase digestion in step c2) is adjusted to a desired value. According to the invention, a digestion product which has been obtained by digestion in the presence of an alkaline digestion medium from the kraft process is used in step c3). Preference is then given to adjusting the pH of the digestion product by addition of acid to a value of at most 9, more preferably of at most 8. Suitable acids are, for. For example, mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid and acid-forming compounds such as CO2 and H2S. Preferably, CO2 is used from an exhaust gas stream of the process according to the invention or the pulp process coupled with the process according to the invention. Suitable is z. As the exhaust from a black liquor combustion (recovery boiler) or a lime kiln. In this case, the exhaust gas can be introduced into the digestion product either directly or after separation from the other components (eg by means of a washing process, such as a Benfield wash). The use of CO2 to adjust the pH is thus associated with lower costs than with the use of other acids and also generally allows a good integration into a pulp process. The hydroxyaromatics obtained in the digestion in step c2) are virtually completely present as salts (phenolates) at pH values above about 9. By previously lowering the pH to a value <9, preferably <8, effective separation by distillation and / or extraction is facilitated.
Die destillative Auftrennung des in Schritt c2) erhaltenen Produkts aus dem Aufschluss in flüssiger Phase kann nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen, wobei ein an Aromaten angereichertes Destillat erhalten wird. Bei dieser Vorgehensweise nutzt man die Wasserdampf-Flüchtigkeit (Heteroazeotropie) der beim Aufschluss in Schritt c2) erhaltenen aromatischen Bruchstücke, um diese aus dem Aufschlussprodukt abzutrennen. Bevorzugt ist ein mehrstufiges Verfahren, bei dem die Kondensationswärme der Brüden mindestens einer Stufe zur Verdampfung in einer anderen Stufe genutzt wird. Das erhaltene Destillationsprodukt ist gegenüber dem eingesetzten Aufschlussprodukt an Aromaten angereichert und eignet sich, gegebenenfalls nach Abtrennung der wässrigen Phase, als Einsatzmaterial für die Dealkylierung in Schritt c4). Die Auftrennung des in Schritt c2) erhaltenen Produkts aus dem Aufschluss in flüssiger Phase erfolgt auch vorzugsweise durch Extraktion. Dabei wird zumindest ein Teil der beim Aufschluss in Schritt c2) erhaltenen Aromaten abgetrennt, während der verbleibende Rückstand (aromatenarme organische Komponenten, anorganische Prozess- Chemikalien, etc.) einer weiteren Aufarbeitung und/oder thermischen Verwertung, vorzugsweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens oder eines damit gekoppelten integrierten Verfahrens zur Zellstoffprozesses, zugeführt werden kann. The distillative separation of the product obtained in step c2) from the digestion in the liquid phase can be carried out by customary methods known to the person skilled in the art, an aromatics-enriched distillate being obtained. In this procedure, one uses the water vapor volatility (heteroazeotropy) of the aromatic fragments obtained in the digestion in step c2) to separate them from the digestion product. Preference is given to a multi-stage process in which the heat of condensation of the vapors of at least one stage is used for evaporation in another stage. The distillation product obtained is enriched in aromatics with respect to the digestion product used and is suitable, if appropriate after removal of the aqueous phase, as feedstock for the dealkylation in step c4). The separation of the product obtained in step c2) from the digestion in the liquid phase is also preferably carried out by extraction. In this case, at least part of the aromatics obtained in the digestion in step c2) is separated, while the remaining residue (low-aromatic organic components, inorganic process chemicals, etc.) further processing and / or thermal utilization, preferably in the context of the inventive method or a coupled integrated process to the pulp process can be supplied.
Zur Extraktion kann ein Lösungsmittel (Extraktionsmittel) eingesetzt werden, in dem die beim Aufschluss erhaltenen Aromaten in einer ausreichenden Menge löslich sind und das ansonsten mit dem Aufschlussprodukt eine Mischungslücke bildet. Das Extraktionsmittel wird dann mit dem in Schritt c2) erhaltenen Aufschlussprodukt in innigen Kontakt gebracht und anschließend eine Phasentrennung durchgeführt. Die Extraktion kann ein- oder mehrstufig ausgestaltet sein. For extraction, a solvent (extractant) can be used in which the aromatics obtained in the digestion are soluble in a sufficient amount and otherwise forms a miscibility gap with the digestion product. The extractant is then intimately contacted with the digestion product obtained in step c2), followed by phase separation. The extraction can be configured in one or more stages.
Geeignete Extraktionsmittel sind organische Verbindungen, wie aromatische oder nicht aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Amide, Amine und Mischungen davon. Dazu zählen z. B. Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylole, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Ligroin, Petrolether, Cyclohexan, Dekalin, n-Butanol, sec.-Butanol, tert.-Butanol, 1 -Pentanol, 1 -Hexanol, 1 -Heptanol, 1 -Octanol, Methylethylketon und Mischungen davon. Bevorzugt weist das Extraktionsmittel einen Siedepunkt bei Normalbedingungen auf, der mindestens 10 K unter dem Siedepunkt bei Normalbedingungen derjenigen aromatischen Komponente liegt, die von den in Schritt c2) in nennenswertem Umfang gebildeten Komponenten am niedrigsten siedet. Suitable extractants are organic compounds such as aromatic or non-aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amides, amines and mixtures thereof. These include z. B. benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes, pentane, hexane, heptane, octane, ligroin, petroleum ether, cyclohexane, decalin, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 1 -hexanol, 1 - Heptanol, 1-octanol, methyl ethyl ketone and mixtures thereof. Preferably, the extractant has a boiling point under normal conditions that is at least 10 K below the boiling point under normal conditions of that aromatic component which boils lowest of the components formed to any appreciable extent in step c2).
Die Extraktion kann diskontinuierlich oder kontinuierlich erfolgen, siehe Beschreibung in: K. Sattler, Thermische Trennverfahren, Wiley-VCH, dritte wesentlich überarbeitete und erweiterte Auflage, Juli 2001 . Mehrere diskontinuierliche Trennoperationen können kaskadenartig hintereinander durchgeführt werden, wobei der von der Extraktionsmit- telphase abgetrennte Rückstand jeweils mit einer frischen Portion Extraktionsmittel in Kontakt gebracht wird und/oder das Extraktionsmittel im Gegenstrom geführt wird. Zur diskontinuierlichen Durchführung bringt man unter mechanischer Bewegung, z. B. durch Rühren, das Aufschlussprodukt und das Extraktionsmittel in einem geeigneten Gefäß in Kontakt, lässt das Gemisch zur Phasentrennung ruhen und entfernt eine der Phasen, indem man zweckmäßigerweise die schwerere Phase am Boden des Gefäßes abzieht. Zur kontinuierlichen Durchführung der Extraktion führt man das Extraktionsmittel und das Aufschlussprodukt geeigneten Apparaturen in analoger Weise zur diskontinuierlichen Variante kontinuierlich zu. Die Extraktion erfolgt z. B. in wenigstens einer Mischer-Abscheider-Kombination oder wenigstens einer Extraktionskolonne. Geeignete Mischer sind sowohl dynamische als auch statische Mischer. In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Auftrennung in wenigstens eine an Aro- maten angereicherte Fraktion C1 ) und wenigstens eine an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) in Schritt c3) die folgenden Teilschritte: c31 ) Extraktion des in Schritt c2) erhaltenen Aufschlussprodukts unter Erhalt eines an Aromaten angereicherten Extrakts und eines an Aromaten abgereicherten Rückstands, c32) gegebenenfalls Auftrennung des Extrakts in eine an Extraktionsmittel angereicherte (und an Aromaten abgereicherte) Fraktion und eine an Aromaten angerei- cherte (und an Extraktionsmittel abgereicherte) Fraktion, c33) Einspeisen des in Schritt c31 ) erhaltenen, an Aromaten angereicherten Extrakts oder der in Schritt c32) erhaltenen, an Aromaten angereicherten Fraktion in den Schritt c4). Extraction may be discontinuous or continuous as described in: K. Sattler, Thermal Separation Methods, Wiley-VCH, Third Essentially Redesigned and Extended Edition, July 2001. Several discontinuous separation operations can be carried out in cascade succession, with the residue separated from the extraction agent phase in each case being brought into contact with a fresh portion of extraction agent and / or the extractant being passed in countercurrent. For discontinuous implementation brings under mechanical movement, for. By stirring, the digestion product and the extractant in a suitable vessel, the mixture is allowed to rest for phase separation and one of the phases is removed by conveniently drawing off the heavier phase at the bottom of the vessel. To carry out the extraction continuously, the extractant and the digestion product are continuously added to suitable apparatus in an analogous manner to the discontinuous variant. The extraction takes place z. B. in at least one mixer-separator combination or at least one extraction column. Suitable mixers are both dynamic and static mixers. In a preferred embodiment, the separation into at least one aromatics-enriched fraction C1) and at least one aromatic-depleted fraction C2) in step c3) comprises the following substeps: c31) extraction of the digestion product obtained in step c2) to obtain an aromatic c32) optionally separating the extract into an extractant-enriched (and aromatics-depleted) fraction and an aromatic-enriched (and depleted-in) fraction, c33) feeding the feedstock obtained in step c31) to the resulting extract and aromatics; obtained in aromatics enriched extract or obtained in step c32), aromatic-enriched fraction in step c4).
Vor der Extraktion kann der pH-Wert des in Schritt c2) erhaltenen Aufschlussprodukts durch Zugabe wenigstens einer Säure oder wenigstens einer Base eingestellt werden. Bevorzugt wird dann vor der Auftrennung des Aufschlussprodukts der pH-Wert durch Zugabe von Säure auf einen Wert von höchstens 9, besonders bevorzugt von höchs- tens 8, eingestellt. Des Weiteren kann bei einer mehrstufigen Extraktion der pH-Wert des in der ersten Stufe eingesetzten Aufschlussprodukts sowie der pH-Wert des auf der jeweiligen Stufe von der Extraktionsmittelphase abgetrennten Rückstands (Raffinat) durch Zugabe wenigstens einer Säure oder säurebildenden Verbindung oder wenigstens einer Base eingestellt werden. Geeignete Säuren sind z. B. Mineralsäuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, oder säurebildende Verbindungen, wie CO2 und H2S. Vorzugsweise wird CO2 aus einem Abstoffstrom des erfindungsgemäßen Verfahrens oder des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gekoppelten Zellstoffverfahrens eingesetzt. Geeignet ist z. B. der Abstoff aus einer Schwarzlaugeverbrennung (recovery boiler) oder einem Kalkbrennofen. Dabei kann der Abstoff ent- weder direkt oder nach Abtrennung von den anderen Komponenten (z. B. mittels eines Waschverfahrens, wie einer Benfield-Wäsche) in das Aufschlussprodukt eingeleitet werden. Geeignete Basen sind z. B. Alkalimetallbasen, wie Natronlauge oder Kalilauge, Alkalicarbonate, wie Soda oder Kaliumcarbonat, Alkalihydrogencarbonate, wie Na- triumhydrogencarbonat oder Kaliumhydrogencarbonat und Erdalkalimetallbasen, wie Calciumhydroxid, Calciumoxid, Magnesiumhydroxid oder Magnesiumcarbonat, sowie Ammoniak oder Amine. Before the extraction, the pH of the digestion product obtained in step c2) can be adjusted by adding at least one acid or at least one base. The pH is then preferably adjusted to a value of not more than 9, particularly preferably not more than 8, before the separation of the digestion product by the addition of acid. Furthermore, in the case of a multistage extraction, the pH of the digestion product used in the first stage and the pH of the residue (raffinate) separated from the extractant phase at the respective stage can be adjusted by adding at least one acid or acid-forming compound or at least one base , Suitable acids are, for. For example, mineral acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, or acid-forming compounds such as CO2 and H2S. Preferably, CO2 is used from a fuel stream of the process according to the invention or the pulp process coupled with the process according to the invention. Suitable is z. As the fuel from a black liquor combustion (recovery boiler) or a lime kiln. In this case, the waste can be introduced into the digestion product either directly or after separation from the other components (for example by means of a washing process, such as a Benfield wash). Suitable bases are, for. As alkali metal bases, such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, alkali metal carbonates, such as soda or potassium carbonate, alkali metal bicarbonates, such as sodium bicarbonate or potassium bicarbonate and alkaline earth metal bases, such as Calcium hydroxide, calcium oxide, magnesium hydroxide or magnesium carbonate, and ammonia or amines.
Die Auftrennung des Extrakts in Schritt c32) in eine an Extraktionsmittel angereicherte Fraktion und eine an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) erfolgt vorzugsweise destil- lativ. The separation of the extract in step c32) into an extractant-enriched fraction and an aromatic-enriched fraction C1) is preferably carried out by distillation.
Die destillative Auftrennung des Extrakts in Schritt c32) kann nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Geeignete Verfahren sind beschrieben in: K. Satt- ler, Thermische Trennverfahren, Wiley-VCH, dritte wesentlich überarbeitete und erweiterte Auflage, Juli 2001. Geeignete Vorrichtungen für die destillative Auftrennung umfassen Destillationskolonnen, wie Bodenkolonnen, die mit Glocken, Siebplatten, Siebböden, Packungen, Einbauten, Ventilen, Seitenabzügen, etc. versehen sein können. Geeignet sind speziell Trennwandkolonnen, die mit Seitenabzügen, Rückführungen, etc. versehen sein können. Zur Destillation kann eine Kombination aus zwei oder mehr als zwei Destillationskolonnen eingesetzt werden. Geeignet sind weiterhin Verdampfer, wie Dünnschichtverdampfer, Fallfilmverdampfer, Sambay-Verdampfer, etc. und Kombinationen davon. The distillative separation of the extract in step c32) can be carried out by customary methods known to the person skilled in the art. Suitable processes are described in: K. Sattler, Thermal Separation Methods, Wiley-VCH, Third Essentially Revised and Extended Edition, July 2001. Suitable distillative separation equipment include distillation columns, such as tray columns containing bells, sieve plates, sieve trays, packing , Internals, valves, side vents, etc. may be provided. Especially suitable are dividing wall columns, which can be provided with side draws, returns, etc. For distillation, a combination of two or more than two distillation columns can be used. Also suitable are evaporators, such as thin film evaporators, falling film evaporators, Sambay evaporators, etc., and combinations thereof.
In einer zweiten speziellen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schwarzlauge oder eine ligninangereicherte Fraktion davon in Schritt c2) einer Pyrolyse unterzogen und umfasst die Auftrennung in Schritt c3) in wenigstens eine an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) und wenigstens eine an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) eine Absorption. In a second specific embodiment of the process according to the invention, the black liquor or a lignin-enriched fraction thereof is subjected to pyrolysis in step c2) and comprises the separation in step c3) into at least one aromatics-enriched fraction C1) and at least one aromatic-depleted fraction C2) Absorption.
Der aus der Pyrolysezone entnommene Austrag kann neben den Pyrolysegasen noch Anteile an festen und/oder flüssigen Komponenten enthalten kann. Dabei handelt es sich z. B. um bei der Pyrolyse gebildete schwerflüchtige Komponenten (z. B. Koks). Sofern zur Pyrolyse in Schritt c2) wenigstens ein fester Zuschlagsstoff eingesetzt wird, kann der Austrag aus der Pyrolysezone auch Anteile des Zuschlagsstoffs enthalten. Diese festen und/oder flüssigen Komponenten können gewünschtenfalls in Schritt c3) mittels einer geeigneten Vorrichtung, z. B. einem Zyklon, vom Pyrolysegas abgetrennt werden. Abgetrennte feste Zuschlagsstoffe werden vorzugsweise in die Pyrolysezone zurückgeführt. Von Zuschlagsstoffen verschiedene abgetrennte Komponenten werden einer anderweitigen Verwertung zugeführt. Dazu zählt, wie zuvor beschrieben, z. B. eine Verbrennung zur Gewinnung eines erfindungsgemäß in das Zellstoff verfahren zurückgeführten Abgasstroms. Es ist auch möglich, einen Austrag aus der Pyrolysezone, der wenigstens einen Zuschlagsstoff und unter den Pyrolysebedingungen schwerflüchtige Komponenten enthält, in einer von der Pyrolysezone räumlich getrennten Ab- brandzone mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas, vorzugsweise Luft, in Kontakt zu bringen, was zum Abbrennen von bei der Pyrolyse entstandenen schwerflüchtigen Komponenten ("Koks") führt. Durch eine geeignete Trenneinrichtung wird der Zuschlagsstoff dann vom entstandenen Brenngas abgetrennt und durch eine geeignete Fördereinrichtung in die Pyrolysezone zurück geführt. Das Brenngas wird zumindest teilweise als Abgasstrom in das Zellstoffverfahren zurückgeführt. The discharged from the pyrolysis discharge can in addition to the pyrolysis gases may still contain fractions of solid and / or liquid components. These are z. For example, low-volatility components (eg coke) formed during pyrolysis. If at least one solid aggregate is used for pyrolysis in step c2), the discharge from the pyrolysis zone may also contain fractions of the aggregate. These solid and / or liquid components may, if desired, in step c3) by means of a suitable device, for. As a cyclone, are separated from the pyrolysis gas. Separate solid additives are preferably recycled to the pyrolysis zone. From aggregates different separated components are recycled. This includes, as described above, z. B. combustion to obtain a process according to the invention in the pulp recirculated exhaust gas stream. It is also possible, a discharge from the pyrolysis zone, which contains at least one additive and under the pyrolysis low-volatile components in a spatially separated from the pyrolysis zone Ab- fire zone with an oxygen-containing gas, preferably air, bringing into contact, resulting in the burning of resulting in the pyrolysis low volatility components ("coke"). By a suitable separator, the aggregate is then separated from the resulting fuel gas and passed through a suitable conveyor in the pyrolysis zone. The fuel gas is at least partially recycled as exhaust gas flow in the pulp process.
Gewünschtenfalls werden aus dem Austrag aus der Pyrolyse (gegebenenfalls nach Abtrennung von Feststoffen und/oder Flüssigkeiten) kondensierbare Pyrolyseprodukte (d. h. Produkte, die unter Normalbedingungen als Flüssigkeiten oder Feststoffe vorliegen) abgetrennt. Dies kann mittels geeigneter, dem Fachmann bekannter Trennverfahren, wie Kondensation, Absorption, Adsorption, Membrantrennverfahren, etc., bewerkstelligt werden. Eine bevorzugte Variante ist eine Absorption, wobei der Austrag aus der Pyrolyse, vorzugsweise nach einem Kühlschritt, in dem auch eine Kondensation hochsiedender Komponenten stattfinden kann, in einem geeigneten Apparat (z. B. Kolonne) mit einem Strom D1 ), der ein geeignetes Lösungsmittel enthält, in Kontakt gebracht wird. Dem Kontaktapparat entströmt ein flüssiger Strom D2), der das Absorptionsmittel und aro- matische Pyrolyseprodukte enthält und ein gasförmiger Strom D3), der gegenüber dem Austrag aus der Pyrolyse an aromatischen Pyrolyseprodukten abgereichert ist. Strom D2) wird, vorzugsweise destillativ, in eine gegenüber D2) an aromatischen Pyrolyseprodukten angereicherte Fraktion D4) und eine gegenüber D2) an aromatischen Pyrolyseprodukten abgereicherte Fraktion D5) aufgetrennt. D4) wird, nötigenfalls nach wei- terer Aufarbeitung, als Strom C1 ) in den nachfolgenden Dealkylierungsschritt geführt und D5) wird, nach weiterer Kühlung, in die Absorption zurück geführt, d. h. D5) ist der Hauptbestandteil von D1 ). Weiterer Bestandteil ist eine Lösungsmittelportion, die zwecks Ausgleichs von Lösungsmittelverlusten hinzugefügt wird. Als Absorptionsmittel geeignete Lösungsmittel sind organische Verbindungen, wie aromatische oder nicht aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Amide, Amine und Mischungen davon. Dazu zählen z. B. Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylole; Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Ligroin, Petrolether, Cyclohexan, Dekalin, Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec.-Butanol, tert.-Butanol, 1 -Pentanol, 1 -Hexanol, 1 -Heptanol, 1 -Octanol, Acetaldehyd, Aceton, Methylethylketon, N-Methylpyrrolidon, Dimethylformamid, Dimethylacetamid und Mischungen davon. If desired, condensable pyrolysis products (i.e., products which are present under normal conditions as liquids or solids) are separated from the effluent from the pyrolysis (optionally after separation of solids and / or liquids). This can be accomplished by means of suitable separation processes known to those skilled in the art, such as condensation, absorption, adsorption, membrane separation processes, etc. A preferred variant is an absorption, wherein the discharge from the pyrolysis, preferably after a cooling step in which a condensation of high-boiling components can take place, in a suitable apparatus (eg column) with a stream D1), which is a suitable solvent contains, is brought into contact. The contact apparatus emanates a liquid stream D2) which contains the absorbent and aromatic pyrolysis products and a gaseous stream D3), which is depleted compared to the discharge from the pyrolysis of aromatic pyrolysis products. Stream D2) is, preferably by distillation, fractionated into a fraction D4) enriched in aromatic pyrolysis products relative to D2) and a fraction D5 depleted in aromatic pyrolysis products relative to D2). D4), if necessary after further work-up, as stream C1) in the subsequent Dealkylierungsschritt and D5), after further cooling, led back into the absorption, d. H. D5) is the main component of D1). Another ingredient is a solvent portion, which is added to compensate for solvent losses. Solvents suitable as absorbents are organic compounds such as aromatic or non-aromatic hydrocarbons, alcohols, aldehydes, ketones, amides, amines and mixtures thereof. These include z. Benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes; Pentane, hexane, heptane, octane, ligroin, petroleum ether, cyclohexane, decalin, methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1 - Heptanol, 1-octanol, acetaldehyde, acetone, methyl ethyl ketone, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and mixtures thereof.
Bevorzugt weist das Lösungsmittel einen Siedepunkt auf, der bei identischen Bedingungen unterhalb dem des Phenols liegt. Besonders bevorzugt weist das Lösungsmit- tel einen Siedepunkt auf, der bei identischen Bedingungen mindestens 10 K unterhalb des Siedepunktes des Phenols liegt. Bevorzugt weist das Lösungsmittel zusätzlich eine hohe Löslichkeit in Wasser auf. Dazu zählen z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec.-Butanol und tert.-Butanol. The solvent preferably has a boiling point which, under identical conditions, is below that of the phenol. Particularly preferably, the solvent tel a boiling point, which is at least 10 K below the boiling point of the phenol under identical conditions. The solvent additionally preferably has a high solubility in water. These include z. As methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol and tert-butanol.
Viele der als Absorptionsmittel eingesetzten Lösungsmittel weisen unter den Bedingungen der Absorption einen Dampfdruck auf, der zu einer Beladung des die Absorption verlassenden Gasstroms D3) mit dem Absorptionsmittel führt. Das gilt speziell für die bevorzugt eingesetzten Lösungsmittel mit einem Siedepunkt unterhalb des Siede- punkts von Phenol. Bevorzugt wird der aus der Absorption austretende Gasstrom D3) dann einer zumindest teilweisen Abtrennung des enthaltenen Lösungsmittels unterzogen. Bevorzugt erfolgt die Abtrennung des Lösungsmittels vom Gasstrom D3) in Form einer Wasserwäsche. Hier ist eine gute Wasserlöslichkeit des zur Absorption eingesetzten Lösungsmittels besonders vorteilhaft. Der mit Lösungsmittel und gegebenen- falls Aromaten beladene Waschwasserstrom kann z. B. destillativ aufgearbeitet werden. Das dabei abgetrennte Absorptionsmittel wird (gegebenenfalls zusammen mit den Aromaten) in den Absorptionsschritt zurückgefahren. Many of the solvents used as absorbents have a vapor pressure under the conditions of absorption, which leads to a loading of the gas stream D3 leaving the absorption with the absorbent. This is especially true for the preferred solvents used having a boiling point below the boiling point of phenol. Preferably, the gas stream D3) leaving the absorption is then subjected to at least partial removal of the solvent contained. Preferably, the separation of the solvent from the gas stream D3) takes place in the form of a water wash. Here, a good water solubility of the solvent used for absorption is particularly advantageous. The washed with solvent and optionally aromatics wash water stream may, for. B. be worked up by distillation. The thereby separated absorbent is returned (optionally together with the aromatics) in the absorption step.
Das in Schritt c2) erhaltene Aufschlussprodukt kann in Schritt c3) neben der zuvor be- schriebenen Auftrennung wenigstens einem weiterem Behandlungsschritt unterzogen werden. Zusätzliche Behandlungsschritte können vor, während oder nach der Auftrennung erfolgen. The digestion product obtained in step c2) can be subjected to at least one further treatment step in step c3) in addition to the separation described above. Additional treatment steps can be carried out before, during or after the separation.
Vorzugsweise weist das in Schritt c2) erhaltene Aufschlussprodukt oder die daraus in Schritt c3) isolierte Fraktion C1 ) überwiegend Komponenten mit einem Molekulargewicht von höchstens 500 g/mol, besonders bevorzugt von höchstens 400 g/mol, insbesondere von höchstens 300 g/mol, auf. Preferably, the digestion product obtained in step c2) or the fraction C1) isolated therefrom in step c3) predominantly comprises components having a molecular weight of at most 500 g / mol, more preferably of at most 400 g / mol, in particular of at most 300 g / mol ,
In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in Schritt c3) isolierte, an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) zumindest teilweise zur Gewinnung des Abgasstroms eingesetzt. In a specific embodiment of the process according to the invention, the aromatics-depleted fraction C2) isolated in step c3) is used at least partially to recover the exhaust gas stream.
In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in Schritt c3) isolierte, an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) zumindest teilweise zur Herstellung von Synthesegas eingesetzt. In a specific embodiment of the process according to the invention, the aromatics-depleted fraction C2) isolated in step c3) is used at least partly for the production of synthesis gas.
Dealkylierung (Schritt c4)) In der Dealkylierung werden die bei der Pyrolyse in Schritt c2) entstandenen und gegebenenfalls in Schritt c3) als Fraktion C1 ) isolierten aromatischen Abbauprodukte durch Einwirkung von Wasserstoff und/oder Wasserdampf zumindest teilweise so umgewandelt, dass Substituenten durch Wasserstoff ersetzt werden und/oder mehrere aromatische Kerne enthaltende Verbindungen zu Verbindungen mit geringerer Anzahl von Kernen gespalten werden. Wie zuvor bereits ausgeführt, bezeichnet "Dealkylierung" somit auch Reaktionen, bei denen kein Alkylsubstituent gegen Wasserstoff ausgetauscht wird, wie Dehydroxylierung, Dealkoxylierung, Aromatenspaltung, etc. Die durch Wasserstoff ersetzten Substituenten sind vorzugsweise ausgewählt unter Al- kylgruppen, Hydroxygruppen und Alkoxygruppen. Dealkylation (step c4)) In the dealkylation, the aromatic decomposition products formed during the pyrolysis in step c2) and optionally isolated in step c3) as fraction C1) are at least partially converted by the action of hydrogen and / or water vapor so that substituents are replaced by hydrogen and / or several aromatic hydrocarbons Cores containing nuclei are cleaved to compounds with fewer nuclei. Thus, as previously stated, "dealkylation" also refers to reactions in which no alkyl substituent is replaced by hydrogen, such as dehydroxylation, dealkoxylation, aromatic cleavage, etc. The hydrogen-substituted substituents are preferably selected from alkyl groups, hydroxy groups, and alkoxy groups.
Für den Einsatz in Schritt c4) geeignete Dealkylierungsverfahren umfassen die Hydro- dealkylierung, die Dampfdealkylierung oder Mischformen davon. Im Falle einer reinen Hydrodealkylierung im Sinne der Erfindung wird in die Dealkylierungszone zusätzlich zum Pyrolysegasstrom molekularer Wasserstoff eingespeist, aber kein Wasser. Im Falle einer reinen Dampfdealkylierung im Sinne der Erfindung wird in die Dealkylierungszone zusätzlich zum Pyrolysegasstrom Wasser eingespeist, aber kein molekularer Wasserstoff. Das Dealkylierungsverfahren in Schritt c4) kann auch als Mischform von Hydrodealkylierung und Dampfdealkylierung ausgestaltet sein. Dann wird in die Dealkylierungszone zusätzlich zum Pyrolysegasstrom sowohl Wasser als auch molekularer Wasserstoff eingespeist. Im Folgenden werden geeignete und bevorzugte Verfahrensparameter zum Teil für die Hydrodealkylierung und die Dampfdealkylierung angegeben. Der Fachmann ist mit diesen Angaben in der Lage, geeignete und bevorzugte Verfahrensparameter für eine Mischform aus Hydrodealkylierung und Dealkylation processes suitable for use in step c4) include hydrodekylation, vapor dealkylation or mixtures thereof. In the case of a pure hydrodealkylation according to the invention, molecular hydrogen is fed into the dealkylation zone in addition to the pyrolysis gas stream, but no water. In the case of a pure steam dealkylation according to the invention, water is fed into the dealkylation zone in addition to the pyrolysis gas stream, but no molecular hydrogen. The dealkylation process in step c4) can also be designed as a mixed form of hydrodealkylation and steam dealkylation. Then, in addition to the pyrolysis gas stream, both water and molecular hydrogen are fed into the dealkylation zone. In the following, suitable and preferred process parameters are given in part for the hydrodealkylation and the steam dealkylation. The person skilled in the art is able with this information to design suitable and preferred process parameters for a mixed form of hydrodealkylation and
Dampfdealkylierung zu ermitteln. Bevorzugt weist das zur Dealkylierung eingesetzte Reaktionsgas aus H2 und H2O dann ein Mischungsverhältnis von H2 zu H2O im Bereich von etwa 0,1 : 99,9 bis 99,9 : 0,1 auf. Ein speziell geeignetes Mischungsverhältnis von H2 zu H2O liegt im Bereich von etwa 40 : 60 bis 60 : 40. Der zur Umsetzung erforderliche Wasserstoff wird im Falle der Dampfdealkylierung in situ durch Reaktion von Wasser mit (hauptsächlich organischen) Komponenten gebildet, die entweder im Eduktgemisch der Dampfdealkylierung enthalten sind oder im Laufe der Dampfdealkylierung entstehen. Exemplarisch kann hier die Entstehung von Wasserstoff aus Methan und Wasser gemäß der Gleichung CH4 + H2O - CO + 3 H2 genannt werden. Determine steam dealkylation. Preferably, the reaction gas used for dealkylation of H2 and H2O then has a mixing ratio of H2 to H2O in the range of about 0.1: 99.9 to 99.9: 0.1. A particularly suitable mixing ratio of H2 to H2O is in the range from about 40:60 to 60:40. The hydrogen required for the reaction is formed in the case of Dampfdealkylierung in situ by reaction of water with (mainly organic) components, either in the educt mixture of Dampfdealkylierung are included or arise in the course of Dampfdealkylierung. As an example, the formation of hydrogen from methane and water can be named according to the equation CH 4 + H2O - CO + 3 H2.
Bevorzugt liegt die Temperatur in der Dealkylierungszone in einem Bereich von 400 bis 900 °C, besonders bevorzugt von 500 bis 800 °C. Bevorzugt liegt der absolute Druck in der Dealkylierungszone in einem Bereich von 1 bis 100 bar, besonders bevorzugt von 1 bis 20 bar, insbesondere von 1 bis 10 bar. Preferably, the temperature in the dealkylation zone is in a range from 400 to 900 ° C, more preferably from 500 to 800 ° C. The absolute pressure in the dealkylation zone is preferably in the range from 1 to 100 bar, particularly preferably from 1 to 20 bar, in particular from 1 to 10 bar.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird der Pyrolysegasstrom in Schritt c4) einer Hydrodealkylierung unterzogen. Dazu erfolgt die Umsetzung in Schritt c4) in Gegenwart von Wasserstoff. In a first preferred embodiment, the pyrolysis gas stream is subjected to a hydrodealkylation in step c4). For this purpose, the reaction in step c4) takes place in the presence of hydrogen.
Bevorzugt liegt die Temperatur in der Dealkylierungszone für die Hydrodealkylierung in einem Bereich von 500 bis 900 °C, besonders bevorzugt von 600 bis 800 °C. The temperature in the dealkylation zone for the hydrodealkylation is preferably in the range from 500 to 900 ° C., particularly preferably from 600 to 800 ° C.
Bevorzugt liegt der absolute Druck in der Dealkylierungszone für die Hydrodealkylierung in einem Bereich von 1 bis 100 bar, besonders bevorzugt von 1 bis 20 bar. The absolute pressure in the dealkylation zone for the hydrodealkylation is preferably in a range from 1 to 100 bar, particularly preferably from 1 to 20 bar.
Bevorzugt liegt für die Hydrodealkylierung das Einsatzmengenverhältnis von H2 zu H2 (stöchiometrisch) in einem Bereich von 0,02 bis 50, besonders bevorzugt von 0,2 bis 10. H2 (stöchiometrisch) steht dabei für die Menge H2, die theoretisch gerade für die vollständige Umsetzung der in die Dealkylierungszone zugeführten Aromaten zu Benzol benötigt wird, unter der Annahme, dass je Kernsubstituent 1 Mol H2 abreagiert. Bevorzugt liegt für die Hydrodealkylierung die Verweilzeit in der Dealkylierungszone in einem Bereich von 0,1 bis 500 s, besonders bevorzugt von 0,5 bis 200 s. For the hydrodealkylation, the feed ratio of H 2 to H 2 (stoichiometric) is preferably in a range from 0.02 to 50, more preferably from 0.2 to 10. H 2 (stoichiometric) stands for the amount H 2, which theoretically is just the complete one Reaction of the supplied into the Dealkylierungszone aromatics to benzene is required, assuming that per mole of substituent 1 mole of H2 reacted. For the hydrodealkylation, the residence time in the dealkylation zone is preferably in the range from 0.1 to 500 s, more preferably from 0.5 to 200 s.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform wird der Pyrolysegasstrom in Schritt c4) einer Dampfdealkylierung unterzogen. Dazu erfolgt die Umsetzung in Schritt c4) in Ge- genwart von Wasserdampf. In a second preferred embodiment, the pyrolysis gas stream is subjected to steam dealkylation in step c4). For this purpose, the reaction takes place in step c4) in the presence of steam.
Bevorzugt liegt die Temperatur in der Dealkylierungszone für die Dampfdealkylierung in einem Bereich von 400 bis 800 °C, besonders bevorzugt von 475 bis 600 °C, insbesondere von 525 bis 600 °C. The temperature in the dealkylation zone for the vapor dealkylation is preferably in the range from 400 to 800 ° C., particularly preferably from 475 to 600 ° C., in particular from 525 to 600 ° C.
Bevorzugt liegt der absolute Druck in der Dealkylierungszone für die Dampfdealkylierung in einem Bereich von 1 bis 100 bar, besonders bevorzugt von 1 bis 20 bar, insbesondere von 1 bis 10 bar. Bevorzugt liegt für die Dampfdealkylierung das Einsatzmengenverhältnis von H2O zu C* in einem Bereich von 0,1 bis 20 mol/mol, besonders bevorzugt von 0,5 bis The absolute pressure in the dealkylation zone for the vapor dealkylation is preferably in a range from 1 to 100 bar, particularly preferably from 1 to 20 bar, in particular from 1 to 10 bar. For the steam dealkylation, the amount ratio of H 2 O to C * is preferably in a range from 0.1 to 20 mol / mol, particularly preferably from 0.5 to
2 mol/mol. C* steht dabei für die Stoffmenge Kohlenstoff, bestimmt durch Kohlenstoffbezogene Bilanzierung der Pyrolyse oder durch Bestimmung der Mengen der Produkt- austräge aus der Dampfdealkylierung mittels dem Fachmann bekannter Methoden. Bevorzugt liegt für die Dampfdealkylierung das Molverhältnis von H zu ChU in der Dealkylierungszone in einem Bereich von < 50 : 1 , besonders bevorzugt von < 25 : 1 . Bevorzugt liegt für eine Dampfdealkylierung in Abwesenheit eines Dealkylierungskata- lysators das Molverhältnis von OR (mit R = H, Alkyl) zu Cgesamt in der Dealkylierungszone in einem Bereich von > 0,05 : 1 , besonders bevorzugt von 0,1 : 1 bis 0,2 : 1. 2 mol / mol. C * stands for the molar amount of carbon, determined by carbon-based balancing of the pyrolysis or by determining the amounts of the product exhausts from the steam dealkylation by methods known to the person skilled in the art. Preferably, for vapor dealkylation, the molar ratio of H to ChU in the dealkylation zone is in a range of <50: 1, more preferably <25: 1. Preferably, for a steam dealkylation in the absence of Dealkylierungskata- lysators the molar ratio of OR (where R = H, alkyl) to C ge including in the dealkylation zone in a range of> 0.05: 1, more preferably from 0.1: 1 to 0.2: 1.
Bevorzugt liegt für eine Dampfdealkylierung in Abwesenheit eines Dealkylierungskata- lysators das Verhältnis von OR (mit R = H, Alkyl) zu Cabs aitbar in der Dealkylierungszone in einem Bereich von > 0,5 : 1 , besonders bevorzugt von 1 :1 bis 10:1 , insbesondere von 1 : 1 bis 2 : 1 . Preferably, for steam dealkylation in the absence of a dealkylation catalyst, the ratio of OR (with R = H, alkyl) to Cabs in the dealkylation zone is in the range of> 0.5: 1, more preferably from 1: 1 to 10: 1 , in particular from 1: 1 to 2: 1.
Bevorzugt liegt für die Dampfdealkylierung WHSV in einem Bereich von 0,05 bis 10 kg/(L*h), besonders bevorzugt von 0,1 bis 2 kg/(L*h). For the steam dealkylation, WHSV is preferably in a range from 0.05 to 10 kg / (L * h), particularly preferably from 0.1 to 2 kg / (L * h).
Die Dampfdealkylierung kann in Anwesenheit oder in Abwesenheit eines Katalysators erfolgen. In einer speziellen Ausführung erfolgt die Dampfdealkylierung in Abwesenheit eines Katalysators. Ein katalysiertes Verfahren zur Dampfdealkylierung ist in The steam dealkylation can be carried out in the presence or absence of a catalyst. In a specific embodiment, steam dealkylation is carried out in the absence of a catalyst. A catalyzed process for steam dealkylation is in
WO 2008/148807 A1 beschrieben. Auf dieses Dokument und die darin zitierte Literatur zu geeigneten Katalysatoren wird hier in vollem Umfang Bezug genommen. Weitere Informationen zu Katalysatortypen und Verfahrensschritten der Dampfdealkylierung können der WO 2007/051852 A1 , WO 2007/051851 A1 , WO 2007/051855 A2, WO 2007/051856 A1 , WO 2008/135581 A1 und WO 2008/135582 A1 WO 2008/148807 A1. Reference is made in its entirety to this document and the references cited therein to suitable catalysts. Further information on catalyst types and process steps of steam dealkylation can be found in WO 2007/051852 A1, WO 2007/051851 A1, WO 2007/051855 A2, WO 2007/051856 A1, WO 2008/135581 A1 and WO 2008/135582 A1
(EP 2008055585) entnommen werden, ohne sich dadurch einzuschränken. Die(EP 2008055585), without thereby limiting. The
US 3,775,504 beschreibt, dass eine Dampfdealkylierung eigentlich aus einer Kombination von Dampfdealkylierung und Hydrodealkylierung besteht, da systemimmanent zumindest ein Teil des erzeugten Wasserstoffs gleich wieder umgesetzt wird. Im Dealkylierungsschritt c4) wird wenigstens ein niedermolekularer aromatischer Wertstoff als Zielprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildet. Die niedermolekularen aromatischen Wertstoffe sind bevorzugt ausgewählt unter Benzol und phenolischen Verbindungen, wie Phenol und/oder Dihydroxybenzolen. Sie weisen insbesondere geringere Anteile an den folgenden Komponenten auf als der Pyrolyseaustrag vor der Einspeisung in den Dealkylierungsschritt c4): mono-, di-, und polyalkylierten Phenolen; Alkoxyphenolen, wie Methoxyphenolen; polyalkylierten Benzolen; Verbindungen, die zwei oder mehr aromatische Ringe enthalten. Diese Komponenten werden im Folgenden als "gering oder nicht dealkylierte Aromaten" bezeichnet. Auftrennung des Austrage aus der Dealkylierungszone (Schritt c5)) US Pat. No. 3,775,504 describes that steam dealkylation actually consists of a combination of steam dealkylation and hydrodealkylation, since at least part of the hydrogen produced is inherently reacted again at the same time. In the dealkylation step c4), at least one low molecular weight aromatic valuable substance is formed as the target product of the process according to the invention. The low molecular weight aromatic valuable substances are preferably selected from benzene and phenolic compounds, such as phenol and / or dihydroxybenzenes. In particular, they have lower proportions of the following components than the pyrolysis effluent before being fed into the dealkylation step c4): mono-, di- and polyalkylated phenols; Alkoxyphenols, such as methoxyphenols; polyalkylated benzenes; Compounds containing two or more aromatic rings. These components are referred to below as "low or non dealkylated aromatics". Separation of the discharge from the dealkylation zone (step c5))
Der Dealkylierungszone wird ein Austrag entnommen und einer Auftrennung unterzogen. Dabei wird als erstes Wertprodukt wenigstens ein organischer flüssiger oder verflüssigbarer Wertstoff und als zweites Wertprodukt wenigstens ein Strom erhalten, der an Komponenten angereichert ist, die leichter flüchtig sind als der organische Wertstoff. Bevorzugt wird als erstes Wertprodukt eine Aromatenzusammensetzung mit hohem Gehalt an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten erhalten. The dealkylation zone is removed from a discharge and subjected to separation. In this case, at least one organic liquid or liquefiable recyclable material is obtained as the first desired product and at least one stream, which is enriched in components which are more volatile than the organic valuable material, is obtained as second valuable product. It is preferred to obtain, as the first desired product, an aromatic compound with a high content of mononuclear, low or non-alkylated aromatics.
Bevorzugt wird der Austrag aus der Dealkylierungszone einer Auftrennung unter Erhalt der folgenden drei Ströme unterzogen: Preferably, the effluent from the dealkylation zone is subjected to separation to give the following three streams:
E1 ) einem an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten angereicherten Strom, E1) a stream enriched in mononuclear, slightly or non-alkylated aromatics,
E2) einem an gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereicherten Strom, E2) an enriched in low or non dealkylated aromatics stream,
E3) einem an leichter als E1 ) und E2) flüchtigen Nebenprodukten angereicherten Strom. E3) enriched in lighter than E1) and E2) volatile by-products stream.
Gegebenenfalls kann der Austrag aus der Dealkylierungszone einer Auftrennung unter Erhalt weiterer Ströme unterzogen werden, wie z. B. einem wasserhaltigen Strom. Strom E1 ) ist das in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte erste Wertprodukt. Bevorzugt handelt es sich bei E1 ) um eine Aromatenzusammensetzung mit hohem Gehalt an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten. Ergänzend dazu kann Strom E1 ) einer weiteren Aufarbeitung unter Erhalt der erfindungsgemäß hergestellten Aromatenzusammensetzung unterzogen werden. Optionally, the effluent from the dealkylation zone may be subjected to separation to yield additional streams, such as e.g. B. a hydrous stream. Stream E1) is the first value product produced in the process according to the invention. E1) is preferably an aromatics composition with a high content of mononuclear, low or unalkylated aromatics. In addition, stream E1) can be subjected to a further workup to obtain the aroma composition prepared according to the invention.
Der Strom E1 ) enthält, bezogen auf die Gesamtmenge von E1 ), vorzugsweise wenigstens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 80 Gew.-%, insbesondere wenigstens 90 Gew.-%, an einkernigen Aromaten. The stream E1) contains, based on the total amount of E1), preferably at least 70 wt .-%, particularly preferably at least 80 wt .-%, in particular at least 90 wt .-%, of mononuclear aromatic.
Der Strom E1 ) enthält, bezogen auf die Gesamtmenge von E1 ), vorzugsweise höchstens 30 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 20 Gew.-%, insbesondere höchstens 10 Gew.-%, an gering oder nicht dealkylierten Aromaten. Wie eingangs erwähnt, bezeichnet im Rahmen der Erfindung "Dealkylierung" auch den Austausch von Substituenten, die von Alkylgruppen verschieden sind (wie Alkoxygrup- pen, Aryloxygruppen, Hydroxygruppen, etc.), durch Wasserstoff. Je nach Zusammensetzung der zur Dealkylierung eingesetzten Aromaten, weist Strom E1 ) dann auch ei- nen hohen Gehalt an Aromaten auf, bei denen ein von Alkylgruppen verschiedener Substituent durch Wasserstoff ersetzt wurde. Speziell weist Strom E1 ) einen hohen Gehalt an gering alkoxylierten oder nicht alkoxylierten Aromaten auf. The stream E1), based on the total amount of E1), preferably at most 30 wt .-%, particularly preferably at most 20 wt .-%, in particular at most 10 wt .-%, of low or non dealkylated aromatics. As mentioned above, in the context of the invention "dealkylation" also refers to the replacement of substituents other than alkyl groups (such as alkoxy groups, aryloxy groups, hydroxy groups, etc.) by hydrogen. Depending on the composition of the aromatics used for dealkylation, stream E1) then also has a high content of aromatics in which a substituent other than alkyl groups has been replaced by hydrogen. Specifically, stream E1) has a high content of low alkoxylated or non-alkoxylated aromatics.
Der Strom E2) enthält, bezogen auf die Gesamtmenge von E2), vorzugsweise wenigs- tens 70 Gew.-%, besonders bevorzugt wenigstens 80 Gew.-%, insbesondere wenigstens 90 Gew.-%, an gering oder nicht dealkylierten Aromaten. The stream E2), based on the total amount of E2), preferably at least 70 wt .-%, more preferably at least 80 wt .-%, in particular at least 90 wt .-%, of low or non-dealkylated aromatics.
Der Strom E2) kann einer weiteren Auftrennung unter Erhalt einer Fraktion unterzogen werden, die an Verbindungen angereichert ist, die sich unter den Verfahrensbedingun- gen im Wesentlichen nicht dealkylieren lassen. Bevorzugt wird dann diese an dealky- lierungsresistenten Verbindungen angereicherte Fraktion als Abgasstrom in das Zellstoffverfahren zurückgeführt. Stream E2) may be subjected to further separation to yield a fraction enriched in compounds which are substantially non-dealkylatable under the process conditions. Preferably, then, this fraction enriched in dealkylation-resistant compounds is recirculated as waste gas stream into the pulp process.
Der Strom E3) enthält Komponenten, die z. B. ausgewählt sind unter nicht aromati- sehen Kohlenwasserstoffen, speziell Methan, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Mischungen davon. Zusätzlich enthält der Strom E3) in der Regel schwefelhaltige Nebenprodukte aus dem Kraft-Prozess. Dazu zählt speziell F S. The stream E3) contains components that z. B. are selected from non-aromatic see hydrocarbons, especially methane, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and mixtures thereof. In addition, the stream E3) usually contains sulfur-containing by-products from the kraft process. This includes especially F S.
Vorzugsweise wird der Strom E3) zumindest teilweise als Abgasstrom in das Zellstoff- verfahren zurückgeführt. In einer speziellen Ausführungsform wird der Strom E3) zumindest teilweise zur Herstellung von Synthesegas eingesetzt. Das so erhaltene Synthesegas oder ein daraus hergestellter wasserstoffreicher Gasstrom kann seinerseits zumindest teilweise als Abgasstrom in das Zellstoffverfahren zurückgeführt werden. Als Verfahren zur Auftrennung können die allgemein bekannten thermischen Trennverfahren eingesetzt werden. Preferably, the stream E3) is at least partially recycled as waste gas stream in the pulp process. In a specific embodiment, the stream E3) is used at least partially for the production of synthesis gas. The synthesis gas obtained in this way or a hydrogen-rich gas stream produced therefrom can, for its part, be recycled at least partially as an offgas stream into the pulp process. As a method of separation, the well-known thermal separation methods can be used.
Bevorzugt umfasst die Auftrennung des Austrage aus der Dealkylierungszone in Schritt c5) eine Absorption. Bei der Absorption wird der gasförmige Austrag aus der Dealkylie- rungszone mit einem Lösungsmittel (Absorptionsmittel) in Kontakt gebracht, wobei ein Teil der in dem Gasstrom enthaltenen Komponenten absorbiert und somit abgetrennt wird. Die Absorption wird in einer geeigneten Vorrichtung durchgeführt, z. B. einer Gegen- stromkolonne, Blasensäule, etc. Bevorzugt wird die Absorption in einer Gegenstromko- lonne durchgeführt. Die Absorption kann ein- oder mehrstufig ausgestaltet sein. The separation of the discharge from the dealkylation zone in step c5) preferably comprises an absorption. In the absorption, the gaseous discharge from the dealkylation zone is brought into contact with a solvent (absorbent), whereby a part of the components contained in the gas stream is absorbed and thus separated. The absorption is carried out in a suitable apparatus, e.g. B. a countercurrent column, bubble column, etc. Preferably, the absorption is carried out in a countercurrent column. The absorption can be configured in one or more stages.
Bevorzugt wird zur Absorption ein Lösungsmittel (unbeladen: Absorbens, beladen: Ab- sorbat) eingesetzt, in dem die bei der Dealkylierung erhaltenen Aromaten in einer ausreichenden Menge löslich sind und die davon verschiedenen leicht flüchtigen Neben- produkte im Wesentlichen nicht löslich sind. Dabei werden zusammen mit den einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten (= Zielprodukt) auch die gering oder nicht dealkylierten zumindest teilweise absorbiert. A solvent (unloaded: absorbent, laden: absorbate) is preferably used for absorption, in which the aromatics obtained in the dealkylation are soluble in a sufficient amount and the volatile by-products other than these are substantially insoluble. In this case, together with the mononuclear, low or non-alkylated aromatics (= target product) and the low or non-dealkylated at least partially absorbed.
Bei der Absorption wird somit zum einen ein mit Aromaten beladenes Absorbat enthal- ten. Die in dem Absorbat enthaltenen aromatischen Komponenten entsprechen von ihrer Zusammensetzung der Summe der Aromaten in den Strömen E1 ) und E2) zuzüglich gegebenenfalls im Absorptionsmittel enthaltener Aromaten. Die in dem verbleibenden Gasstrom enthaltenen Komponenten entsprechen von ihrer Zusammensetzung dem Strom E3). Gewünschtenfalls kann der Gasstrom einem zusätzlichen Reinigungs- schritt zur Entfernung von Aromaten unterzogen werden. Diese können dann wieder mit den in dem abgetrennten Lösungsmittel enthaltenen Aromaten zur gemeinsamen Aufarbeitung vereinigt werden. In der Regel ist eine solche Isolierung von Aromaten aus dem abgetrennten Gasstrom jedoch nicht erforderlich. In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Auftrennung des Austrage aus der Deal- kylierungszone in Schritt c5) die folgenden Teilschritte: c51 ) Inkontaktbringen des Austrage aus der Dealkylierungszone mit einem Absorptionsmittel unter Erhalt eines an Aromaten angereicherten Absorbats und eines an Aromaten abgereicherten Gasstroms E3), c52) Auftrennung des Absorbats in einen an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten angereicherten Strom E1 ), einen an gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereicherten Strom E2) und gegebenenfalls einen das Absorptions- mittel enthaltenden Strom, c53) falls vorhanden, Zurückführung des das Absorptionsmittel enthaltenden Stroms in den Schritt c51 ), c54) gegebenenfalls Zurückführung wenigstens eines Teils des Stroms E2) in die Dealkylierungszone von Schritt c4). The absorption thus contains, on the one hand, an absorbate laden with aromatics. The aromatic components contained in the absorbate correspond in their composition to the sum of the aromatics in the streams E1) and E2) plus any aromatics optionally present in the absorption medium. The components contained in the remaining gas stream correspond in their composition to the stream E3). If desired, the gas stream may be subjected to an additional aromatics removal step. These can then be combined again with the aromatics contained in the separated solvent for joint workup. In general, however, such isolation of aromatics from the separated gas stream is not required. In a preferred embodiment, the separation of the discharge from the dealkylation zone in step c5) comprises the following substeps: c51) contacting the discharge from the dealkylation zone with an absorbent to obtain an aromatics-enriched absorbate and an aromatics-depleted gas stream E3), c52 ) Separation of the absorbate into a stream E1) enriched in mononuclear, slightly or non-alkylated aromatics, stream E2) enriched in slightly or non-dealkylated aromatics and optionally in a stream containing the absorbent, c53) if present, recycle of the absorbent containing Stream into step c51), c54) optionally recycling at least a portion of the stream E2) into the dealkylation zone of step c4).
Bevorzugt weist das Absorptionsmittel einen Siedepunkt auf, der oberhalb der Kompo- nenten des Stroms E1 liegt. Wird die Dealkylierung so betrieben, dass dabei überwiegend Benzol entsteht, so beträgt der Siedepunkt bei Normaldruck des Absorptionsmittels bevorzugt mindestens 85° C; wird die Dealkylierung so betrieben, dass dabei mindestens teilweise Phenol entsteht, so beträgt der Siedepunkt bei Normaldruck des Absorptionsmittels bevorzugt mindestens 187° C. Preferably, the absorbent has a boiling point which is above the components of the stream E1. If the dealkylation is operated in such a way that predominantly benzene is formed, the boiling point at atmospheric pressure of the absorption medium is preferably at least 85 ° C .; if the dealkylation is operated so that at least partially phenol is formed, the boiling point at normal pressure of the absorbent is preferably at least 187 ° C.
In einer ersten geeigneten Ausführungsform wird ein Absorptionsmittel eingesetzt, das von den Komponenten der Ströme E1 ) und E2) verschieden ist. Bevorzugt weist das Absorptionsmittel einen Siedepunkt auf, der oberhalb der Komponenten des Stroms D1 liegt. Des Weiteren bevorzugt weist das Absorptionsmittel ein hohes Lösungsvermögen für die im Dealkylierungsschritt gebildeten Aromaten auf. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Alkohole, Amide wie N-Methylpyrrolidon oder Di- methylformamid. Aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe weisen vorzugsweise eine Kohlenstoffatomanzahl von wenigstens 6 auf. Aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Alkohole weisen vorzugsweise eine Kohlenstoffatomanzahl von wenigstens 4 auf. In a first suitable embodiment, an absorbent is used, which is different from the components of the streams E1) and E2). Preferably, the absorbent has a boiling point which is above the components of stream D1. Further preferably, the absorbent has a high dissolving power for the aromatics formed in the dealkylation step. Suitable solvents are, for. As aliphatic, cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons, aliphatic, cycloaliphatic and aromatic alcohols, amides such as N-methylpyrrolidone or dimethylformamide. Aliphatic, cycloaliphatic and aromatic hydrocarbons preferably have a carbon atom number of at least 6. Aliphatic, cycloaliphatic and aromatic alcohols preferably have a carbon atom number of at least 4.
Wenn ein Absorptionsmittel eingesetzt wird, das von den Komponenten der Ströme E1 ) und E2) verschieden ist, umfasst die Auftrennung des Austrage aus der Dealkylie- rungszone in Schritt c5) vorzugsweise die folgenden Teilschritte: c51 ) Inkontaktbringen des Austrage aus der Dealkylierungszone mit einem Absorptionsmittel unter Erhalt eines an Aromaten angereicherten Absorbats und eines an Aromaten abgereicherten (bzw. eines an leichter als E1 und E2 flüchtigen Ne- benprodukten angereicherten) Gasstroms E3), c52) Auftrennung des Absorbats in einen an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten angereicherten Strom E1 ), einen an gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereicherten Strom E2) und einen das Absorptionsmittel enthalten- den Strom, c53) Zurückführung des das Absorptionsmittel enthaltenden Stroms in den Schritt e1 ), c54) gegebenenfalls Zurückführung wenigstens eines Teils des Stroms E2) in die Dealkylierungszone von Schritt c4). If an absorbent is used which is different from the components of the streams E1) and E2), the separation of the discharge from the dealkylation zone in step c5) preferably comprises the following substeps: c51) contacting the discharge from the dealkylation zone with an absorbent to obtain an aromatics-enriched absorbate and an aromatics-depleted gas stream (or a gas stream E3 enriched in by-products which are more volatile than E1 and E2), c52) separating the absorbate into a stream E1 enriched in mononuclear, low or non-alkylated aromatics ), a stream E2) enriched in slightly or non-dealkylated aromatics and a stream containing the absorbent, c53) recycling the stream containing the absorbent into step e1), c54) optionally recycling at least a portion of the stream E2) into the dealkylation zone of step c4).
In einer besonders bevorzugten Variante wird als Absorptionsmittel eine Aromatenzu- sammensetzung eingesetzt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist. Dabei handelt es sich speziell um ein Gemisch von in der Dealkylierung nicht oder unvollständig umgesetzten Aromaten. In einer besonders bevorzugten Variante wird als Absorptionsmittel eine Aromatenzusammensetzung eingesetzt, deren Zusammensetzung weitgehend dem Strom E2 oder einem Gemisch aus E1 und E2 entspricht. In a particularly preferred variant, the absorbent used is an aromatic compound which can be obtained by the process according to the invention. This is specifically a mixture of aromatics that are not or not fully converted in the dealkylation. In a particularly preferred variant, the absorbent used is an aromatic composition whose composition largely corresponds to the stream E2 or a mixture of E1 and E2.
Wenn ein Absorptionsmittel eingesetzt wird, dessen Zusammensetzung weitgehend oder vollständig dem Strom E2 oder einem Gemisch aus E1 und E2 entspricht, um- fasst die Auftrennung des Austrage aus der Dealkylierungszone in Schritt c5) vorzugsweise die folgenden Teilschritte: c51 ) Inkontaktbringen des Austrage aus der Dealkylierungszone mit einem Absorptionsmittel unter Erhalt eines an Aromaten angereicherten Absorbats und eines an Aromaten abgereicherten Gasstroms E3), c52) Auftrennung des Absorbats in einen an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten angereicherten Strom E1 ) und einen an gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereicherten Strom E2), c54) gegebenenfalls Zurückführung wenigstens eines Teils des Stroms E2) in die Dealkylierungszone von Schritt c4). If an absorbent is used whose composition largely or completely corresponds to stream E2 or a mixture of E1 and E2, the separation of the discharge from the dealkylation zone in step c5) preferably comprises the following substeps: c51) contacting the discharge from the dealkylation zone c52) separating the absorbate into a stream E1) enriched in mononuclear, slightly or non-alkylated aromatics, and stream E2 enriched in slightly or non-dealkylated aromatics) with an absorbent to obtain an aromatics-enriched absorbate and an aromatics-depleted gas stream E3) , c54) optionally recycling at least a portion of the stream E2) into the dealkylation zone of step c4).
Bei dieser Variante kann das Lösungsmittel gewonnen werden durch Teilkondensation des Stromes aus der Dealkylierung oder eines Gasstromes aus einer der Dealkylierung nachgeschalteten Schwersieder-Vorabtrennung. Hier kann es vorteilhaft sein, zwi- sehen die genannte Teilkondensation und die Absorption noch eine weitere Teilkondensation zu schalten, in der insbesondere Wasser auskondensiert wird. Auch bei dieser Variante findet zusammen mit der Absorption von Wertprodukt eine zumindest teilweise Absorption der nicht oder unvollständig umgesetzten Aromaten statt. D. h. auch in dieser Variante entsprechen die in dem Absorbat enthaltenen aromatischen Kompo- nenten von ihrer Zusammensetzung der Summe der Aromaten der Ströme E1 ) und E2). In this variant, the solvent can be obtained by partial condensation of the stream from the dealkylation or a gas stream from a downstream of the dealkylation high boiler pre-separation. Here it may be advantageous to see between said partial condensation and the absorption to switch another partial condensation, in particular water is condensed out. In this variant as well, together with the absorption of desired product, at least partial absorption of the aromatics which are not reacted or not fully converted takes place. Ie. In this variant too, the aromatic components contained in the absorbate correspond in composition to the sum of the aromatics of the streams E1) and E2).
In Schritt c52) wird das an Aromaten angereicherte Absorbat vorzugsweise destillativ aufgetrennt. Das dabei zurückgewonnene Lösungsmittel wird, gegebenenfalls nach Abtrennung von absorbiertem Wasser, in die Absorption (Schritt c51 )) zurückgeführt. Die Aromaten werden weiter verarbeitet wie zuvor und im Folgenden beschrieben. In step c52), the aromatics-enriched absorbate is preferably separated by distillation. The thereby recovered solvent is, optionally after Separation of absorbed water, returned to the absorption (step c51)). The aromatics are processed further as before and described below.
Bevorzugt wird in Schritt c52) das an Aromaten angereicherte Absorbat in wenigstens einer Kolonne ("Regenerationskolonne") destillativ aufgetrennt. Bevorzugt werden die Destillationsbedingungen so gewählt werden, dass als Kopfprodukt im Wesentlichen gering oder nicht alkylierte Aromaten und, falls vorhanden, Wasser, und als Sumpfprodukt im Wesentlichen die gering oder nicht dealkylierten Aromaten anfallen. Es versteht sich, dass bei der destillativen Auftrennung in Schritt c52) die Sumpftemperatur so gering gewählt wird, dass unerwünschte Nebenreaktionen des Sumpfprodukts im Wesentlichen vermieden werden. Dies kann insbesondere durch Einstellen eines geeigneten Kolonnendrucks und/oder den Leichtsiedergehalt im Sumpf erreicht werden (der Leichtsiedergehalt kann durch eine nachgeschaltete Strippung weiter verringert werden). Preferably, in step c52), the aromatics-enriched absorbate is separated by distillation in at least one column ("regeneration column"). The distillation conditions are preferably selected so that substantially low or non-alkylated aromatics and, if present, water and, as the bottom product, substantially low or non-dealkylated aromatics are obtained as top product. It is understood that in the separation by distillation in step c52), the bottom temperature is chosen so low that undesirable side reactions of the bottom product are substantially avoided. This can be achieved in particular by setting a suitable column pressure and / or the low boiler content in the bottoms (the low boiler content can be further reduced by a downstream stripping).
Das bei der Destillation in Schritt c52) anfallende Kopfprodukt enthält das Zielprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es kann entweder unmittelbar als Strom E1 ) abgezogen oder einer weiteren Aufarbeitung unterzogen werden. Im Kopfprodukt enthal- tenes Wasser kann nach bekannten Verfahren abgetrennt werden. Dazu kann das Kopfprodukt nach Kondensation der Brüden aus der Destillation einem Phasenschei- der zur Wasserabtrennung zugeführt werden. Das resultierende Wasser wird als weiterer Strom aus dem Verfahren ausgeschleust. Die organische Phase aus dem Phasen- scheider kann entweder zumindest teilweise als Strom E1 ) abgezogen oder einer wei- teren Aufarbeitung unterzogen werden. Die organische Phase aus dem Phasenschei- der kann teilweise als Rücklauf auf die Kolonne zurückgeführt und/oder einer weiteren destillativen Aufarbeitung unterzogen werden. Diese dient vorzugsweise der Entfernung von noch enthaltenem Wasser und/oder von unerwünschten organischen Komponenten. The top product obtained in the distillation in step c52) contains the target product of the process according to the invention. It can either be withdrawn directly as stream E1) or subjected to further work-up. Water contained in the overhead product can be separated off by known processes. For this purpose, the overhead product, after condensation of the vapors from the distillation, can be fed to a phase separator for the removal of water. The resulting water is discharged as another stream from the process. The organic phase from the phase separator can either be at least partially withdrawn as stream E1) or subjected to further work-up. The organic phase from the phase separator can be partly recycled as reflux to the column and / or subjected to a further distillative work-up. This is preferably used for the removal of water still contained and / or undesirable organic components.
Das bei der Destillation in Schritt c52) anfallende Sumpfprodukt enthält die bei der Dealkylierung nicht oder nicht ausreichend umgesetzten Aromaten, d. h. es ist an gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereichert. Es kann entweder unmittelbar als Strom E2) abgezogen oder einer weiteren Aufarbeitung unterzogen werden. Bevorzugt wird das bei der Destillation in Schritt c52) anfallende Sumpfprodukt in mindestens zwei Teilströme aufgeteilt. Vorzugsweise wird ein erster Teilstrom in Schritt e) der ab- sorptiven Auftrennung des Austrage aus der Dealkylierungszone als Absorptionsmittel zurückgeführt. Dazu wird dieser Teilstrom, soweit erforderlich, auf eine geeignete Temperatur gekühlt. Ein zweiter Teilstrom wird als Strom E2) abgezogen. Der Strom E2) kann vor der Rückführung in die Dealkylierungszone von Schritt c4) einer Abtrennung von Bestandteilen, die nicht zum Strom D2) gehören, unterzogen werden. Dies ist z. B. dann vorteilhaft, falls ein Absorptionslösungsmittel verwendet wird, das nicht als Zwischenprodukt des erfindungsgemäßen Verfahrens anfällt. Es ist zudem vorteilhaft, an dieser Stelle von Strom E2) noch einen Purgestrom abzuziehen und z. B. in eine Verbrennungsvorrichtung zu führen, um die Anreicherung von unter den Bedingungen der Dealkylierung nicht oder langsam reagierenden Komponenten zu verringern. The bottom product obtained in the distillation in step c52) contains the aromatics which are not or not sufficiently converted during dealkylation, ie it is enriched in aromatics which are sparingly or not dealkylated. It can either be withdrawn directly as stream E2) or subjected to further work-up. The bottom product obtained in the distillation in step c52) is preferably divided into at least two partial streams. Preferably, a first substream in step e) of the sorptiven separation of the discharge from the Dealkylierungszone is returned as an absorbent. For this purpose, this partial stream, if necessary, cooled to a suitable temperature. A second partial stream is withdrawn as stream E2). The current E2) may be subjected to separation of constituents other than stream D2) prior to recycling to the dealkylation zone of step c4). This is z. B. advantageous if an absorption solvent is used which is not obtained as an intermediate of the process according to the invention. It is also advantageous at this point of stream E2) deduct a purge stream and z. B. in a combustion device to reduce the accumulation of under the conditions of dealkylation not or slowly reacting components.
Der Strom E2) wird vor seiner Einspeisung in die Dealkylierung vorzugsweise einer Verdampfung unterzogen. Eine bevorzugte Variante ist in Figur 2 wiedergegeben und der zugehörigen Figurenbeschreibung erläutert. The stream E2) is preferably subjected to evaporation before it is fed into the dealkylation. A preferred variant is shown in FIG. 2 and explained in the associated description of the figures.
Synthesegasherstellung In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als weiteres Wertprodukt Synthesegas hergestellt werden. In einer speziellen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in Schritt c) (speziell in Schritt c3)) isolierte, an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) zumindest teilweise zur Herstellung von Synthesegas eingesetzt. Es ist auch möglich, einen Abgasstrom aus dem Aufschluss (speziell aus Schritt c2)) und/oder der Dealkylierung (speziell aus Schritt c4)) bei der Synthesegasherstellung einzusetzen. Dabei kann es sich z. B. um ein Abbrandgas aus der Verbrennung schwer flüchtiger Komponenten handeln. Durch die Einspeisung eines solchen Abgasstroms kann das F /CO-Verhältnis des Synthesegases verringert werden. Die Synthesegasherstellung umfasst vorzugsweise die folgenden Stufen: Synthesis gas production In the process according to the invention, synthesis gas can be produced as another desired product. In a specific embodiment of the process according to the invention, the fraction C2) isolated in step c) (especially in step c3)) is used at least partly for the production of synthesis gas. It is also possible to use an offgas stream from the digestion (especially from step c2)) and / or dealkylation (especially from step c4)) in synthesis gas production. It may be z. B. to act as a combustion gas from the combustion of volatile components. By feeding such an exhaust gas stream, the F / CO ratio of the synthesis gas can be reduced. The synthesis gas production preferably comprises the following stages:
eine Reformierungsstufe,  a reforming stage,
eine Konvertierungsstufe (in die nötigenfalls noch zusätzliches Wasser geführt wird), in der die Wassergas-Shift-Reaktion (CO + H20 H2 + C02) abläuft, gegebenenfalls eine Stufe zur teilweisen Abtrennung von Sauergasen, wie z. B. C02. a conversion stage (in which, if necessary, additional water is conducted), in which the water gas shift reaction (CO + H 2 0 H 2 + C0 2 ) takes place, optionally a stage for the partial separation of acid gases, such as. B. C0 2 .
Die Ausführung der Synthesegas-Erzeugung entspricht dabei dem Stand der Technik, wie er z. B. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Artikel "Gas Production", DOI: 10.1002/14356007.a12_169.pub2, beschrieben ist. The execution of the syngas generation corresponds to the prior art, as he z. In Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, article "Gas Production", DOI: 10.1002 / 14356007.a12_169.pub2.
In einer bevorzugten Variante wird das in dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Synthesegas (nötigenfalls nach weiteren an sich bekannten Reinigungsschritten zur Entfernung von Wasser, schwefelhaltigen Komponenten, CO2, etc.) vollständig oder teilweise einer Verwendung in mindestens einem Verfahren, das Wasserstoff, CO oder Mischungen aus beiden verbraucht, eingesetzt. Dazu zählen z. B. eine Hydrierung, Hydroformylierung, Carbonylierung, Methanolsynthese, Synthese von Kohlenwasserstoffen nach Fischer-Tropsch, etc. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein in dem Verfahren erzeugter synthesegashaltiger Strom oder ein aus dem Synthesegas hergestellter, an Wasserstoff angereicherter Strom in den Aufschluss (speziell in Schritt c2) und/oder in die Dealkylierung (speziell in Schritt c4)) eingespeist. Eine Anreicherung des Synthesegases an Wasserstoff kann, wie zuvor beschrieben, durch Wasser- gas-Shift-Reaktion erfolgen. In a preferred variant, the synthesis gas produced in the process according to the invention (if necessary after further purification steps known per se for the removal of water, sulfur-containing components, CO2, etc.) is fully or partially used in at least one process comprising hydrogen, CO or Mixtures of both consumed used. These include z. As a hydrogenation, hydroformylation, carbonylation, methanol synthesis, synthesis of hydrocarbons according to Fischer-Tropsch, etc. In a preferred embodiment of the method according to the invention generated in the process synthesis gas-containing stream or produced from the synthesis gas, hydrogen-enriched stream in the digestion (especially in step c2) and / or in the dealkylation (especially in step c4)) fed. An enrichment of the synthesis gas to hydrogen, as described above, carried out by water gas shift reaction.
Bevorzugt wird ein in dem Verfahren erzeugter synthesegashaltiger Strom oder ein aus dem Synthesegas hergestellter, an Wasserstoff angereicherter Strom in die Dealkylierung in Schritt c4) eingespeist. Der besondere Vorteil dieser Variante ist, dass der An- teil von Phenol(en) an den Produkten der Dealkylierung höher ist als bei der reinenPreferably, a synthesis gas-containing stream produced in the process or a hydrogen-enriched stream prepared from the synthesis gas is fed to the dealkylation in step c4). The particular advantage of this variant is that the proportion of phenol (s) in the products of the dealkylation is higher than in the case of the pure
Dampfdealkylierung, d. h. ohne Wasserstoffzufuhr. Dieser Vorteil ergibt sich insgesamt bei der Dealkylierung in Gegenwart von Wasserstoff. Die höhere Phenolbildung stellt einen wirtschaftlichen Vorteil dar, da Phenol ein hochwertigerer Wertstoff ist als sauerstofffreie Aromaten, wie Benzol. Zudem ist Wasserstoff, der nicht im erfindungsgemä- ßen Verfahren hergestellt wird, kostspieliger und in vielen Fällen nicht oder nur mit hohem Aufwand verfügbar, vor allem dann, wenn die Dealkylierung abseits eines chemischen Verbundstandorts durchgeführt werden soll. Steam dealkylation, d. H. without hydrogen supply. This advantage results overall in dealkylation in the presence of hydrogen. The higher phenol formation represents an economic advantage, since phenol is a higher value material than oxygen-free aromatics, such as benzene. In addition, hydrogen, which is not produced in the process according to the invention, is more costly and in many cases not available or only at great expense, especially if the dealkylation is to be carried out away from a chemical composite site.
Rückführung und Verwertung des Abgasstroms (Schritt d)) Recycling and utilization of the exhaust gas flow (step d))
Ziel des Zellstoffprozesses ist die möglichst vollständige Rückgewinnung der Prozesschemikalien und die möglichst vollständige thermische Verwertung der bei der Herstellung weiterer organischer Wertstoffe nicht verwertbaren organischen Bestandteile. In der Zellstoffproduktion dient die Verbrennung der Schwarzlauge der Erzeugung von Strom und Prozesswärme, die einen erheblichen Teil des Energiebedarfs in der Zellstoff- und Papierproduktion decken. The aim of the pulp process is the complete recovery of the process chemicals and the fullest possible thermal utilization of the non-recoverable in the production of other organic recyclables organic components. In pulp production, the combustion of the black liquor serves to generate electricity and process heat, which cover a considerable part of the energy demand in pulp and paper production.
Die Erfindung stellt ein vorteilhaftes integriertes Verfahren zur Verfügung, in dem bei der Herstellung organischer Wertstoffe gewonnene Abgasströme in eine Vorrichtung des Zellstoffprozesses geführt und darin verwertet werden. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine thermische Verwertung im Rahmen einer Verbrennung. Dazu wird bevorzugt wenigstens ein Abgasstrom in die Ablaugeverbrennung (recovery boiler) geführt. Dabei erfolgt vorzugsweise die Gewinnung des organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffs in örtlicher Nähe zum Standort der Zellstoffherstellung. Bevor- zugt finden die Gewinnung des organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffs und der Zellstoffprozess in einem Abstand von höchstens 10 km, besonders bevorzugt höchstens 5 km, insbesondere höchstens 1 km, statt. Somit wird der Aufwand für den Transport des Abgasstroms (bevorzugt über eine Rohrleitung) gering gehalten. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Einrichtungen für die Behandlung bzw. Verwertung der Abgase benötigt werden, nämlich für die Verbrennung (gilt speziell für leichter als der organische Wertstoff flüchtige Komponenten aus der Dealkylie- rung und das Synthesegas), die Dampf- oder Stromerzeugung und die Rauchgasentschwefelung. Letzteres ist besonders bedeutend, weil das Kraft-Lignin bis zu 5 Prozent Schwefel, bezogen auf den Feststoffgehalt, enthält, der, chemisch gebunden, in den Abgasströmen anfällt. The invention provides an advantageous integrated method in which exhaust gas streams obtained during the production of organic valuable materials are guided into a device of the pulp process and utilized therein. This is preferably a thermal utilization in the context of combustion. For this purpose, at least one exhaust gas stream is preferably conducted into the waste liquor combustion (recovery boiler). In this case, preferably the recovery of the organic liquid or liquefiable recyclable material in local proximity to the location of pulp production. Before- zugt find the recovery of the organic liquid or liquefiable recyclable material and the pulp process at a distance of at most 10 km, more preferably at most 5 km, in particular at most 1 km instead. Thus, the cost of transporting the exhaust gas stream (preferably via a pipeline) is kept low. This embodiment has the advantage that no additional facilities for the treatment or utilization of the exhaust gases are needed, namely for the combustion (applies especially for lighter than the organic valuable volatile components from the Dealkylie- tion and the synthesis gas), the steam or Electricity generation and flue gas desulphurisation. The latter is particularly significant because the Kraft lignin contains up to 5 percent sulfur, based on the solids content, which, chemically bound, is produced in the exhaust gas streams.
Figurenbeschreibung Eine bevorzugte Ausführungsform der Behandlung der Schwarzlauge nach dem erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Bild 1 dargestellt. DESCRIPTION OF THE FIGURES A preferred embodiment of the treatment of the black liquor by the process according to the invention is shown in FIG.
Ein Schwarzlauge-Ausgangsmaterial (1 ), speziell eine ligninangereicherte Fraktion aus der Schwarzlauge (1 ), wird einem Aufschluss unterzogen. A black liquor starting material (1), especially a lignin-enriched fraction from the black liquor (1), is subjected to digestion.
Ein dabei anfallender Abgasstrom (2) wird optional dem Zellstoffprozess, bevorzugt dem Recovery Boiler, zugeführt. An accumulating exhaust gas stream (2) is optionally supplied to the pulp process, preferably the recovery boiler.
Das Aufschlussprodukt (3) wird optional einer Auftrennung und/oder Behandlung un- terzogen, wobei ein an Aromaten angereicherter Strom (6) und ein an Aromaten abge- reicherter Strom (4) erhalten werden. Optional wird der an Aromaten abgereicherte Strom (4) zumindest teilweise als Abgasstrom (5) in das Zellstoffverfahren zurückgeführt. Des Weiteren kann der Strom (4) zumindest teilweise einer Reformie- rung/Konvertierung zur Synthesegasherstellung zugeführt werden. The digestion product (3) is optionally subjected to separation and / or treatment, whereby an aromatics-enriched stream (6) and a stream (4) enriched in aromatics are obtained. Optionally, the aromatics-depleted stream (4) is at least partially recycled as waste gas stream (5) in the pulp process. Furthermore, the stream (4) can be at least partially fed to a reforming / conversion for synthesis gas production.
Das Aufschlussprodukt (3) oder der daraus erhaltene an Aromaten angereicherte Strom (6) wird zusammen mit einem Hydriergasstrom (7) in eine Dealkylierungseinheit geführt. Der Austrag aus der Dealkylierungszone (8) wird einer Auftrennung in die folgenden 3 Ströme unterzogen: The digestion product (3) or the aromatics-enriched stream (6) obtained therefrom is fed into a dealkylation unit together with a stream of hydrogenating gas (7). The discharge from the dealkylation zone (8) is subjected to separation into the following 3 streams:
- Wertprodukt (Strom (9)), ein Stoff bzw. Stoffgemisch, das durch die oben beschriebene Dealklierung entstanden ist, - value product (stream (9)), a substance or mixture of substances which has arisen through the above-mentioned dealings,
nicht oder unvollständig dealkyliertes Produkt (Strom (10)), dieses enthält Stoffe, die nicht oder in geringerem Umfang als das Wertprodukt dealkyliert worden sind; Strom (1 1 ), der leicht flüchtige Nebenprodukte enthält. Diese sind ausgewählt unter Methan und anderen Kohlenwasserstoffen, H2O, CO, CO2 und schwefelhaltigen Nebenprodukten, vor allem H2S Optional wird vom in der Auftrennung ein Wasserstrom (Wasser) abgetrennt und ausgeschleust. not or incompletely dealkylated product (stream (10)), this contains substances that have not been dealkylated or to a lesser extent than the desired product; Electricity (1 1) containing volatile by-products. These are selected from methane and other hydrocarbons, H2O, CO, CO2 and sulfur-containing by-products, especially H2S. Optionally, a water stream (water) is separated off and discharged during the separation.
Strom (9) wird, gegebenenfalls nach einer weiteren Aufarbeitung, als Produktstrom abgezogen. Stream (9) is withdrawn, optionally after further work-up, as a product stream.
Der an nur gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereicherte Strom (10) wird über eine Verdampfung wieder der Dealkylierung zugeführt. Eine bevorzugte Ausführung der Verdampfung ist in Figur 2 abgebildet und weiter unten beschrieben. Alternativ dazu kann der Strom (10) zumindest teilweise als Abgas in das Zellstoffverfahren zurückgeführt werden. Dazu kann der Strom (10) einer weiteren Auftrennung unterzogen werden, wobei eine Fraktion erhalten wird, die an Verbindungen angereichert ist, die sich im Wesentlichen nicht dealkylieren lassen (nicht eingezeichnet). The enriched in only slightly or non-dealkylated aromatics stream (10) is returned via an evaporation of the dealkylation. A preferred embodiment of the evaporation is depicted in FIG. 2 and described below. Alternatively, the stream (10) can be at least partially recycled as waste gas in the pulp process. For this purpose, the stream (10) can be subjected to a further separation, whereby a fraction is obtained which is enriched in compounds which can not be substantially dealkylated (not shown).
Der die leichtflüchtigen Nebenprodukte enthaltende Strom (1 1 ) aus der Auftrennung wird zumindest teilweise als Abgasstrom in das Zellstoffverfahren zurückgeführt. Bevorzugt wird der Strom (1 1 ) einer Verbrennung im Rahmen des Zellstoffprozesses zugeführt. Dazu zählt insbesondere die Ablaugeverbrennung (recovery boiler). Diese Ausführung hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Apparate für die Dampf- oder Stromerzeugung oder die Rauchgasentschwefelung benötigt werden. In einer anderen Va- riante wird der Verbrennung eine Entschwefelung, z. B. in Form einer Schwefelwasserstoff entfernenden Gaswäsche, gefolgt von einer Umwandlung des H2S in elementaren Schwefel (z. B. Claus-Prozess), vorgeschaltet. The stream (11) containing the volatile by-products from the separation is at least partially recycled as an offgas stream into the pulp process. Preferably, the stream (1 1) is fed to a combustion in the context of the pulp process. This includes in particular the waste liquor combustion (recovery boiler). This design has the advantage that no additional apparatus for steam or electricity generation or flue gas desulfurization are needed. In another variant, the combustion is desulfurized, eg. B. in the form of a hydrogen sulfide removing gas scrubber, followed by a conversion of the H 2 S in elemental sulfur (eg Claus process) upstream.
Alternativ dazu kann der Strom (1 1 ) oder ein von diesem abgezweigten Teilstrom (12) einer Reformierung/Konvertierung zur Herstellung von Synthesegas zugeführt werden. Dabei werden, gegebenenfalls unter Einspeisung eines Wasser oder Sauerstoff enthaltenden Stroms (optionaler Strom (13)), die in Strom (1 1 ) enthaltenen organischen Komponenten zu einem CO und H2 enthaltenden Synthesegas (14) umgewandelt. Sofern es sich bei der Dealkylierung um eine Hydrodealkylierung handelt, kann ein aus der Synthesegas-Erzeugung erhaltener wasserstoffhaltiger Strom (15) in die Dealkylierung geführt werden. Sofern zum Aufschluss Wasserstoff eingesetzt wird, kann ein aus der Synthesegas- Erzeugung erhaltener wasserstoffhaltiger Strom (16) in den Aufschluss geführt werden. Alternatively, the stream (11) or a partial stream (12) diverted therefrom can be fed to reforming / conversion for the production of synthesis gas. In this case, optionally with the introduction of a stream containing water or oxygen (optional stream (13)), the organic components contained in stream (11) are converted to a synthesis gas (14) containing CO and H2. When the dealkylation is a hydrodealkylation, a hydrogen-containing stream (15) obtained from synthesis gas production can be passed into the dealkylation. If hydrogen is used for the digestion, a hydrogen-containing stream (16) obtained from synthesis gas production can be passed into the digestion.
Es ist auch möglich, anderweitig nicht benötigtes Synthesegas als Abgasstrom in das Zellstoffverfahren zurückzuführen. It is also possible to recycle otherwise unneeded syngas as the exhaust stream into the pulp process.
Figur 2 zeigt die Verdampfung eines aromatenhaltigen Stroms, wie er z. B. bei der ab- sorptiven und destillativen Auftrennung des Austrage aus der Dealkylierungszone als Strom E2) (in Figur 1 mit (10) bezeichnet) anfällt. Strom (10) wird vor der Rückführung in die Dealkylierung vorzugsweise einer Verdampfung unterzogen, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Figure 2 shows the evaporation of an aromatics-containing stream, as z. B. in the absorptive and distillative separation of the discharge from the Dealkylierungszone as stream E2) (in Figure 1 with (10)) is obtained. Stream (10) is preferably subjected to evaporation prior to recycling to the dealkylation, as shown in FIG.
Der Aromatenstrom (10) wird in Apparat A auf eine Temperatur vorgewärmt, bei der in flüssiger Phase noch keine nennenswerte Zersetzung stattfindet. Dieser vorgewärmte Strom (Strom 100) wird in einem Apparat B mit einem gasförmigen Strom 200 zusammengeführt, dessen Menge, Temperatur und Zusammensetzung so gewählt sind, dass der Strom 100 teilweise oder vollständig verdampft wird. Der Strom 200 enthält Reak- tanden der Dealkylierung, d. h. im Falle der Dampfdealkylierung Wasserdampf und im Falle der Hydrodealkylierung ein Wasserstoff enthaltendes Gas (Strom (5) in Figur 1 ). Die Mengen der Ströme 100 und 200 werden so eingestellt, dass sich in dem Apparat B verlassenden Strom 300 eine für die gewählte Art der Dealkylierung günstige Zusammensetzung ergibt. The Aromatenstrom (10) is preheated in apparatus A to a temperature at which no significant decomposition takes place in the liquid phase. This preheated stream (stream 100) is combined in an apparatus B with a gaseous stream 200 whose amount, temperature and composition are chosen so that the stream 100 is partially or completely evaporated. Stream 200 contains dealkylation reactants, i. H. in the case of steam dealkylation, water vapor and in the case of hydrodealkylation a hydrogen-containing gas (stream (5) in FIG. 1). The amounts of streams 100 and 200 are adjusted so that stream 300 leaving in apparatus B gives a composition favorable for the type of dealkylation chosen.
Bei Apparat B handelt es sich um einen Flüssig-Gas-Kontaktapparat, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Apparat B kann z. B. als Behälter mit Strahldüse oder Kolonne ausgeführt sein, wobei Strom 100 von oben zugeführt wird, Flüssigkeit und Gas werden im Gleich- oder Gegenstrom geführt, im unteren Teil kann gegebenenfalls ein schwerflüchtiger Rückstand (Strom 250) abgezogen werden. Alternativ kann Apparat B auch als Wirbelschicht ausgeführt werden. Über das extern beheizte Wirbelgut lässt sich effizient zusätzliche Energie in den Strom 100 eintragen. Apparatus B is a liquid-gas contact apparatus known in the art. Apparatus B can, for. Example, be carried out as a container with jet nozzle or column, wherein stream 100 is supplied from above, liquid and gas are passed in cocurrent or countercurrent, in the lower part may optionally a low-volatile residue (stream 250) are deducted. Alternatively, apparatus B can also be designed as a fluidized bed. Via the externally heated fluidized material, additional energy can be efficiently entered into the stream 100.
In einer bevorzugten Variante wird Strom 300 aufgeteilt in die Ströme 400 und 500, wobei Strom 400 zur Dealkylierung (D) und Strom 500 über einen Wärmeübertrager C in Apparat B zurückgeführt wird. Diese Variante erlaubt die Begrenzung der Tempera- turen der Ströme 100, 200 und 500 (nach Wärmeübertrager) auf Grenzwerte, die sich aus der Verfügbarkeit der Wärmequellen, der thermischen Stabilität der Stoffe und der Stabilität der Werkstoffe ergeben. Der entlang der Ströme 300, 400 und 500 naturgemäß entstehende Druckverlust kann durch eine geeignete Einrichtung zur Verdichtung ausgeglichen werden. Hierfür können allgemein bekannte Verdichter oder Ventilatoren eingesetzt werden, es ist aber auch möglich, den Apparat B vollständig oder teilweise als Flüssigkeitsstrahl-Ventilator auszuführen, wobei Strom 100 als Treibmedium verwendet wird. In diesem Fall kann, sofern die Menge von Strom 100 nicht für die benötigte Verdichtungsleistung ausreicht, Flüssigkeit über Apparat B im Kreislauf gefahren werden. In a preferred variant, stream 300 is split into streams 400 and 500, with dealkylation (D) stream 400 and stream 500 being recycled via a heat exchanger C in apparatus B. This variant allows limiting the temperatures of the streams 100, 200 and 500 (after heat exchangers) to limit values that result from the availability of the heat sources, the thermal stability of the materials and the stability of the materials. The naturally occurring pressure loss along the streams 300, 400 and 500 can be compensated for by a suitable device for compression. For this purpose, well-known compressor or fans can be used, but it is also possible to perform the apparatus B completely or partially as a liquid jet fan, wherein stream 100 is used as the driving medium. In this case, if the amount of stream 100 is not sufficient for the required compaction performance, liquid can be circulated via apparatus B in the circuit.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Integriertes Verfahren zur Herstellung von Zellstoff und wenigstens eines organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffs, bei dem man a) ein lignocellulosehaltiges Ausgangsmaterial bereitstellt und einem Auf- schluss mit einem wässrig-alkalischen Behandlungsmedium unterzieht, aus dem aufgeschlossenen Material eine an Cellulose angereicherte Fraktion und eine an Cellulose abgereicherte Schwarzlauge isoliert, die Schwarzlauge einer Behandlung unter Erhalt wenigstens eines organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffs und wenigstens eines Abgasstroms unterzieht, wenigsten einen der Abgasströme aus Schritt c) in das Verfahren zur Herstellung von Zellstoff zurückführt und verwertet. 1 . Integrated process for the production of pulp and at least one organic liquid or liquefiable recyclable material in which a) a lignocellulose-containing starting material is prepared and subjected to digestion with an aqueous-alkaline treatment medium, from the digested material a cellulose-enriched fraction and one to cellulose isolated black liquor, the black liquor is subjected to a treatment to obtain at least one organic liquid or liquefiable recyclable material and at least one exhaust gas stream, at least one of the exhaust gas streams from step c) in the process for the production of pulp recycled and recycled.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das in Schritt a) eingesetzte Behandlungsmedium NaOH und wenigstens eine schwefelhaltige Verbindung, vorzugsweise Na2S und/oder NaHS, in einem wässrigen Medium enthält. The method of claim 1, wherein the treatment medium used in step a) contains NaOH and at least one sulfur-containing compound, preferably Na 2 S and / or NaHS, in an aqueous medium.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) die Isolierung der an Cellulose angereicherten Fraktion und der an Cellulose abge- reicherten Schwarzlauge durch Filtration, Zentrifugieren, Extraktion, Fällung, Destillation, Strippen oder eine Kombination davon, erfolgt. Process according to one of the preceding claims, wherein in step b) the isolation of the cellulose-enriched fraction and the cellulose-laden black liquor is carried out by filtration, centrifuging, extraction, precipitation, distillation, stripping or a combination thereof.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt b) aus dem aufgeschlossenen Material eine Schwarzlauge isoliert wird, die wenigstens eine Komponente enthält, die ausgewählt ist unter Method according to one of the preceding claims, wherein in step b) from the digested material, a black liquor is isolated, which contains at least one component which is selected from
Lignin;  Lignin;
Hemicellulose;  hemicellulose;
optional Cellulose;  optional cellulose;
optional von Lignin, Hemicellulose und Cellulose verschiedenen organischen Komponenten;  optional of lignin, hemicellulose and cellulose various organic components;
optional anorganischen Bestandteile aus dem lignocellulosehaltigen Ausgangsmaterial;  optional inorganic constituents from the lignocellulose-containing starting material;
anorganischen Aufschlusschemikalien;  inorganic digestion chemicals;
und Mischungen davon. and mixtures thereof.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man aus der5. The method according to any one of the preceding claims, wherein from the
Schwarzlauge in Schritt c) zuerst zumindest einen Teil der von Lignin verschiedenen Verbindungen entfernt, wobei eine ligninangereicherte Fraktion erhalten wird. Black liquor in step c) first removes at least a portion of the compounds other than lignin, whereby a lignin-enriched fraction is obtained.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man die Schwarzlauge oder eine daraus erhaltene ligninangereicherte Fraktion zur Behandlung in Schritt c) einem Aufschluss und gegebenenfalls das erhaltene aufgeschlossene Material einer Dealkylierung unterzieht. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein subjecting the black liquor or a lignin-enriched fraction obtained therefrom for treatment in step c) a digestion and optionally the resulting digested material of a dealkylation.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Schwarzlauge oder die daraus erhaltene ligninangereicherte Fraktion zum Aufschluss einer Pyrolyse unterzogen wird und die unter den Pyrolysebedingungen erhaltenen, nicht verdampfbaren Komponenten zur Gewinnung des Abgasstroms eingesetzt werden. A process according to claim 6, wherein the black liquor or the lignin-enriched fraction obtained therefrom is subjected to the digestion of a pyrolysis, and the non-vaporizable components obtained under the pyrolysis conditions are used to obtain the exhaust gas stream.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Schwarzlauge oder die daraus erhaltene ligninangereicherte Fraktion zum Aufschluss einer Pyrolyse unterzogen wird und das erhaltene Aufschlussprodukt einer Auftrennung unterzogen wird, wobei eine an organischen flüssigen oder verflüssigbaren Wertstoffen abgereicherte Fraktion resultiert, die zumindest teilweise als Abgasstrom eingesetzt wird. Method according to one of claims 6 or 7, wherein the black liquor or the lignin-enriched fraction obtained therefrom is subjected to the pyrolysis for digestion and the resulting digestion product is subjected to a separation, resulting in an organic liquid or liquefiable recyclables depleted fraction which at least partially as an exhaust gas stream is used.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei man die Schwarzlauge oder eine daraus erhaltene ligninangereicherte Fraktion zur Behandlung in Schritt c) einem Aufschluss und das erhaltene aufgeschlossene Material einer Dealkylierung unterzieht, der Dealkylierungszone einen Austrag entnimmt und einer Auftrennung unterzieht, wobei wenigstens ein organischer flüssiger oder verflüssigbarer Wertstoff und wenigstens ein an leichter als der organische Wertstoff flüchtigen Komponenten angereicherter Strom erhalten wird und dieser Strom zumindest teilweise als Abgasstrom eingesetzt wird. A process according to any one of claims 6 to 8, wherein the black liquor or a lignin-enriched fraction obtained therefrom, for treatment in step c) is subjected to digestion and the resulting digested material is dealkylated, the dealkylation zone is discharged and subjected to separation, at least one organic liquid or liquefiable recyclable material and at least one enriched in lighter than the organic material volatile components stream is obtained and this stream is at least partially used as an exhaust gas stream.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein in dem Verfahren hergestelltes Synthesegas zumindest teilweise als Abgasstrom eingesetzt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein a synthesis gas produced in the process is at least partially used as an exhaust gas stream.
1 1 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem man in Schritt c): d ) gegebenenfalls aus der Schwarzlauge zumindest einen Teil der von Lignin verschiedenen Verbindungen entfernt, wobei eine ligninangereicherte Fraktion erhalten wird, c2) die Schwarzlauge oder die in Schritt c1 ) erhaltene ligninangereicherte Fraktion einem Aufschluss unterzieht, c3) gegebenenfalls das in Schritt c2) erhaltene, aufgeschlossene Material in wenigstens eine an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) und wenigstens eine an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) auftrennt, c4) das Aufschlussprodukt aus Schritt c2) oder die an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) aus Schritt c3) in eine Dealkylierungszone einspeist und in Gegenwart von Wasserstoff und/oder Wasserdampf umsetzt, c5) der Dealkylierungszone einen Austrag entnimmt und einer Auftrennung unterzieht, wobei wenigstens ein organischer flüssiger oder verflüssigbarer Wertstoff und wenigstens ein an leichter als der organische Wertstoff flüchtigen Komponenten angereicherter Strom erhalten wird. 1 1. Method according to one of the preceding claims, wherein in step c): d) if appropriate, removing from the black liquor at least a portion of the compounds other than lignin, a lignin-enriched fraction being obtained, c2) subjecting the black liquor or the lignin-enriched fraction obtained in step c1) to digestion, c3) if appropriate, the fraction obtained in step c2), digested material in at least one aromatics enriched fraction C1) and at least one aromatics depleted fraction C2), c4) the digestion product from step c2) or the aromatic-enriched fraction C1) from step c3) in a Dealkylierungszone feeds and in the presence of C5) removes the discharge from the dealkylation zone and subjects it to a separation, whereby at least one organic liquid or liquefiable valuable material and at least one stream enriched in components which are more volatile than the organic valuable substance are obtained.
Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei der Aufschluss der Schwarzlauge oder einer ligninangereicherten Fraktion davon in Schritt c2) eine Pyrolyse umfasst. The method of claim 1 1, wherein the digestion of the black liquor or a lignin-enriched fraction thereof in step c2) comprises pyrolysis.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei in Schritt c3) die Auftrennung in wenigstens eine an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) und wenigstens eine an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) eine Absorption umfasst. 13. The method of claim 12, wherein in step c3) the separation into at least one aromatics enriched fraction C1) and at least one aromatics depleted fraction C2) comprises an absorption.
14. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei in Schritt c2) die Schwarzlauge oder eine ligninangereicherte Fraktion davon einem Aufschluss in flüssiger Phase unterzogen wird. 14. The method of claim 1 1, wherein in step c2) the black liquor or a lignin-enriched fraction thereof is subjected to a digestion in the liquid phase.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei in Schritt c3) die Auftrennung in wenigstens eine an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) und wenigstens eine an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) eine Extraktion und/oder eine Destillation umfasst. 15. The method of claim 14, wherein in step c3) the separation into at least one aromatics enriched fraction C1) and at least one aromatics depleted fraction C2) comprises an extraction and / or a distillation.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Auftrennung in wenigstens eine an Aromaten angereicherte Fraktion C1 ) und wenigstens eine an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) in Schritt c3) die folgenden Teilschritte umfasst: c31 ) Extraktion des in Schritt c2) erhaltenen Aufschlussprodukts unter Erhalt eines an Aromaten angereicherten Extrakts und eines an Aromaten abgerei- cherten Rückstands, c32) gegebenenfalls Auftrennung des Extrakts in eine an Extraktionsmittel angereicherte und an Aromaten abgereicherte Fraktion und eine an Aromaten angereicherte und an Extraktionsmittel abgereicherte Fraktion, c33) Einspeisen des in Schritt c31 ) erhaltenen, an Aromaten angereicherten Extrakts oder der in Schritt c32) erhaltenen, an Aromaten angereicherten Fraktion in den Schritt c4). 16. The method of claim 15, wherein the separation into at least one aromatic-enriched fraction C1) and at least one aromatic-depleted fraction C2) in step c3) comprises the following substeps: c31) extraction of the digestion product obtained in step c2) to obtain an aromatics-enriched extract and an aromatic-depleted residue, c32) optionally separating the extract into an extractant-enriched and aromatics-depleted fraction and an aromatics-enriched and extractant depleted fraction, c33) feeding the aromatic-enriched extract obtained in step c31) or the aromatic-enriched fraction obtained in step c32) into step c4).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16, wobei die in Schritt c3) isolierte, an Aromaten abgereicherte Fraktion C2) zumindest teilweise zur Herstellung von17. The method according to any one of claims 1 1 to 16, wherein the isolated in step c3), aromatics depleted fraction C2) at least partially for the preparation of
Synthesegas eingesetzt wird. Synthesis gas is used.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 17, wobei die Umsetzung in Schritt c4) eine Hydrodealkylierung oder eine Dampfdealkylierung oder eine Mischform davon umfasst. 18. The process according to any one of claims 11 to 17, wherein the reaction in step c4) comprises a hydrodealkylation or a vapor dealkylation or a mixed form thereof.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 18, wobei die Temperatur in der Dealkylierungszone in einem Bereich von 400 bis 900 °C, bevorzugt von 500 bis 800 °C, liegt. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 19, wobei der absolute Druck in der Dealkylierungszone in einem Bereich von 1 bis 100 bar, besonders bevorzugt von 1 bis 20 bar, liegt. 19. The method according to any one of claims 1 1 to 18, wherein the temperature in the Dealkylierungszone in a range of 400 to 900 ° C, preferably from 500 to 800 ° C, is located. 20. The method according to any one of claims 1 1 to 19, wherein the absolute pressure in the dealkylation zone in a range of 1 to 100 bar, particularly preferably from 1 to 20 bar, is located.
21 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 20, wobei der Austrag aus der Deal- kylierungszone in Schritt c5) einer Auftrennung unter Erhalt der folgenden drei21. A process according to any one of claims 11 to 20, wherein the effluent from the dealkylation zone in step c5) is subjected to separation to obtain the following three
Ströme unterzogen wird: einem an einkernigen, gering oder nicht alkylierten Aromaten angereichi ten Strom, einem an gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereicherten Strom, Is subjected to a stream of mononuclear, low or unalkylated aromatics, a stream enriched in low or non-dealkylated aromatics,
E3) einem an flüchtigen Nebenprodukten, die leichter als E1 ) und E2) sind, angereicherten Strom. E3) an enriched stream of volatile by-products lighter than E1) and E2).
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auftrennung des Austrags aus der Dealkylierungszone in Schritt c5) eine Absorption umfasst. 23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Auftrennung des Austrags aus der Dealkylierungszone in Schritt c5) die folgenden Teilschritte umfasst: 22. The method according to any one of the preceding claims, wherein the separation of the discharge from the Dealkylierungszone in step c5) comprises an absorption. 23. The process according to claim 22, wherein the separation of the discharge from the dealkylation zone in step c5) comprises the following substeps:
Inkontaktbringen des Austrags aus der Dealkylierungszone mit einem Absorptionsmittel unter Erhalt eines an Aromaten angereicherten Absorbats und eines an Aromaten abgereicherten Gasstroms E3), c52) Auftrennung des Absorbats in einen an einkernigen, gering oder nicht alky- lierten Aromaten angereicherten Strom E1 ), einen an gering oder nicht dealkylierten Aromaten angereicherten Strom E2) und gegebenenfalls ei- nen das Absorptionsmittel enthaltenden Strom, c53) falls vorhanden, Zurückführung des das Absorptionsmittel enthaltenden Stroms in den Schritt c51 ), c54) gegebenenfalls Zurückführung wenigstens eines Teils des Stroms E2) in die Dealkylierungszone von Schritt c4). Contacting the effluent from the dealkylation zone with an absorbent to obtain an aromatics-enriched absorbate and an aromatics-depleted gas stream E3), c52) separating the absorbate into a mononuclear, low or unalkylated aromatics-enriched stream E1), one at low c53) if present, recirculation of the absorbent-containing stream to step c51), c54) optionally recycling at least a portion of stream E2) into the dealkylation zone of (c) or non-dealkylated aromatic enriched stream E2) Step c4).
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei man den in Schritt c5) erhaltenen Strom E3) zumindest teilweise zur Gewinnung des Abgasstroms einsetzt. Method according to one of claims 21 to 23, wherein the current E3) obtained in step c5) is used at least partially to obtain the exhaust gas flow.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei man den in Schritt c5) erhaltenen Strom E3) zumindest teilweise zur Herstellung von Synthesegas ein setzt. Process according to one of claims 21 to 24, wherein the stream E3) obtained in step c5) is used at least partly for the production of synthesis gas.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man einen synth segashaltigen Strom oder einen aus dem Synthesegas hergestellten, an Wasserstoff angereicherten Strom zumindest teilweise zur Gewinnung des Abgasstroms einsetzt. Method according to one of the preceding claims, wherein at least partially used for obtaining the exhaust gas flow, a synthesis gas-containing current or a hydrogen-enriched stream produced from the synthesis gas.
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