从黑液中分离木质素的方法技术

一种从黑液中除去木质素的方法，其包括：a)氧化包含木质素的黑液以除去总还原硫(TRS)，b)酸化氧化的黑液以沉淀木质素，以及c)从酸化的黑液中过滤沉淀的木质素。过滤之后用水和/或酸任选洗涤过滤的木质素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从黑液中分离木质素的方法
本专利技术涉及一种用于从黑液中分离木质素的方法，且更特别地涉及一种用于减少酸需求和改进由向黑液中添加酸制备的木质素淤浆的过滤性的黑液预处理方法。
技术介绍
现有技术中公知的是，根据黑液的pH值和木质素的分子量(MW)，木质素以胶体的形式溶解或分散于黑液中，其中该胶体分散体通过在木质素上带电酚基团和羧酸基团而稳定化(Marton，J.，Onthestructureofkraftlignin，Tappi，47(11)，713-719(1964))。每个木质素胶体都带有在相邻的颗粒之间产生静电排斥力的负电荷。如果电荷足够高，木质素胶体将会保持离散、分散和悬浮。减少或消除电荷具有导致木质素颗粒凝聚并且从溶液中沉淀出来(木质素沉淀)的相反效应。结果，木质素溶液和/或分散体的稳定性会受到例如pH值、离子强度、温度和表面活性剂等因素的影响(Norgren，M.，Someaspectsonthephysicalchemistryofkraftligninsinaqueoussolutions.Theoreticalconsiderationsandpracticalimplications，Lic.Thesis，MidSwedenUniversity，Sundsvall，Sweden，2000；Norgren，M.andEdlund，H.，Stabilizationofkraftligninsolutionsbysurfactantadditions，ColloidsandSurfaces，A：PhysicochemicalandEngineeringAspects，194(1-3)，239，-248(2001))。由于在其他类型的胶体分散体中，假设来自黑液的木质素沉淀分两步产生：成核和颗粒生长。这两个步骤的相对速率最终决定了沉淀的木质素颗粒的尺寸。在过去的七十年中，多种方法采用了黑液中木质素的胶体特性以使其凝聚和聚结成更大的颗粒，由此有助于将其通过过滤从黑液中分离出来。这些方法包括：通过酸化降低黑液的pH值、使用例如醇和/或钙盐改变木质素溶液的离子强度、添加表面活性剂以及膜分离来进行木质素沉淀。目前，通过酸化进行木质素沉淀是用于木质素回收的最常规的方法。存在大量的这种方法(例如Uloth，V.C.andWearing，J.T.，Kraftligninrecovery：acidprecipitationversusultrafiltration.PartI.Laboratorytestresults″Pulp&PaperCanada，90(9)，67-71(1989)；Uloth，V.C.andWearing，J.T.，Kraftligninrecovery：acidprecipitationversusultrafiltration.PartII.Technologyandeconomics″Pulp&PaperCanada，90(10)，34-37(1989)；Loutfi，H.，Blackwell，B.andUloth，V.，Ligninrecoveryfromkraftblackliquor：preliminaryprocessdesign；TappiJournal，203-210，January1991；Ohmann，F.，Theliander，H.，Tomani，P.andAxegard，P.，Methodforseparatingligninfromblackliquor，WO2006/031175A1)。在这些方法中的大多数方法中，黑液酸化主要通过使用二氧化碳或无机酸(例如硫酸)或这两种物质的联合进行以便将黑液的pH值从大约13-13.5降低到9-10。酸化后，通常过滤木质素并用酸(例如硫酸)和水洗涤以产生高纯度的木质素。但是在许多情况中难以从酸化的黑液溶液中分离木质素。为了改进酸况淀的木质素淤浆的过滤性质，现有技术中考虑了包括在高温下(80℃-90℃)过滤、增加离子强度和降低沉淀pH值的许多途径。尽管这些方法在一定程度上有效，但过滤阻力仍然相当高，这导致不合理低的过滤速率以及在某些情况中低干固体含量的木质素产物。这反过来又导致在木质素过滤所需的设备中要求大的过滤面积，从而导致高的资本成本并且增加用于木质素的干燥成本。与大多数使用酸的木质素沉淀方法相关的第二个问题是诱导木质素从溶液中析出和/或将其从钠形式转化为氢形式(例如在木质素滤饼在酸溶液中悬浮或用酸在过滤器上洗涤木质素期间)所需要的大量的酸(例如二氧化碳和/或硫酸)。与大多数木质素酸沉淀方法相关的第三个问题是该方法的大多数步骤期间总还原硫(TRS)化合物的排放。这些包括硫化氢、甲硫醇、二甲基硫化物和二甲基二硫化物的化合物是公知对人体和其他生命形式的健康有负面影响的有强烈气味的化合物。
技术实现思路
本专利技术旨在寻求对用于从黑液中除去木质素的方法提供改进。本专利技术还旨在寻求提供用于从黑液中分离木质素的方法。在本专利技术的一个方面中提供了通过酸化黑液并过滤该酸化的黑液以从黑液中除去木质素的方法，其改进在于在所述酸化之前对黑液进行氧化。在本专利技术的另一方面提供了用于从黑液中分离木质素的方法，其包括：a)氧化包含木质素的黑液以破坏黑液中总还原硫(TRS)化合物；b)酸化该氧化的黑液以从黑液中沉淀木质素；以及c)从酸化的液体中过滤沉淀的木质素颗粒。在本专利技术的还另一个方面，提供了用于从黑液中分离木质素的方法，其包括：a)氧化包含木质素的黑液以破坏黑液中的总还原硫(TRS)化合物并将某些有机物氧化为有机酸；b)酸化该氧化的黑液以从黑液中沉淀木质素；c)从酸化的液体中过滤沉淀的木质素颗粒，以及d)用硫酸和水洗涤沉淀的木质素颗粒。专利技术详述这里必须澄清的是，本专利技术的上下文中，黑液的酸化可以通过数种酸中的任意一种或多种进行，例如：购得的二氧化碳、二氧化硫、硫酸、甲磺酸和其他有机酸(例如乙酸和甲酸)或硫酸盐浆厂的含酸物流，例如来自石灰窑或其他燃烧装置的烟道气或来自废物处理系统(例如UNOX)排放的富含二氧化碳的气体、来自二氧化氯发生器、妥尔油设备或脱矿质设备富含硫酸的废酸或来自碎屑预水解步骤的富含乙酸的物流。为了避免干扰造纸厂的钠/硫平衡，优选的是无硫的酸(例如二氧化碳、乙酸、甲酸)用于黑液酸沉淀和洗涤步骤，由此使硫酸盐浆回收循环的腐蚀性组成需要最少化。但是，由于这些酸中的大部分是弱酸，因此它们的用途通常限定于黑液沉淀步骤。为了达到良好的木质素洗涤，需要较强的酸(例如硫酸)。还可以使用其他强酸(例如盐酸、硝酸)，但是应当避免这些酸的使用，因为如果所有来自木质素设备的滤液都要返回到硫酸盐浆回收循环中，则它们将带有不期望的非过程成分，例如氯(以氯化物的形式)和氮(以硝酸盐的形式)。根据本专利技术已经发现，在用酸沉淀木质素之前通过使用氧气将黑液部分地氧化到破坏TRS组分所需的程度，酸沉淀的木质素淤浆的过滤速率显著改善。考虑到现有技术(例如Tomlinson，G.H.andTomlinson，G.H.Jr.，Methodoftreatinglignocellulosicmaterial，USPatentNo.2,406,867(1946)；Oh本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.03 US 61/350,9691.一种通过用酸化剂酸化黑液并且过滤酸化的黑液而从黑液中除去木质素的方法，其改进之处在于其中将黑液在所述酸化之前进行氧化以使黑液中总还原硫(TRS)最少化，其中硫化物氧化为硫代硫酸盐和硫酸盐，并使黑液中的半纤维素氧化形成选自异糖精酸、乙酸、甲酸、乳酸、草酸、二氧化碳和它们的混合物的酸化试剂，通过所述氧化产生热，所产生的热导致木质素胶体的凝聚和凝结以形成具有更高的过滤速率的较大的木质素颗粒，所述酸化试剂在酸化中补充所述酸化剂。2.权利要求1的方法，其中将黑液用氧气在高温下氧化。3.权利要求1或2的方法，其中在所述总还原硫(TRS)破坏后使所得的氧化黑液保持在高温下。4.权利要求1或2的方法，其中酸化是使黑液pH值不超过10.8。5.一种用于从黑液中分离木质素的方法，其包括：a)氧化包含木质素的黑液以除去黑液中总还原硫(TRS)并使黑液中的半纤维素氧化形成选自异糖精酸、乙酸、甲酸、乳酸、草酸、二氧化碳和它们的混合物的酸化试剂，其中所述黑液中的硫化物氧化为硫代硫酸盐和硫酸盐，通过所述氧化产生热，所产生的热导致木质素胶体的凝聚和凝结以形成具有更高的过滤速率的较大的木质素颗粒，b)酸化该氧化的黑液以从黑液中沉淀木质素，以及c)从酸化的液体中过滤沉淀的木质...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·库伊斯奈，M·帕列奥洛古，
申请(专利权)人：FP创新研究中心，
类型：
国别省市：