專利名稱：合成烴鏈生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用。更具 體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及 有機(jī)物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬饔糜趯?duì)來(lái)自富含鈣的液體的鈣進(jìn)行碳酸鹽化 的應(yīng)用，以及用于造紙工藝，在此造紙工藝中，將用加氧氣化過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬鞒?淀出的碳酸鈣加入紙中。
背景技術(shù)：
化石燃料供應(yīng)的限制以及化石燃料使用過(guò)程中產(chǎn)生的排放物使得人們承受越來(lái) 越多的壓力去開(kāi)發(fā)更環(huán)保的燃料的生產(chǎn)方法。人們嘗試使用生物物質(zhì)作為能源，特別是用 于生產(chǎn)燃料，由此消除未來(lái)的環(huán)境負(fù)擔(dān)。對(duì)于能量生產(chǎn)，生物物質(zhì)主要是指各種有機(jī)廢物，即源自生物來(lái)源的廢物，例如木 材、農(nóng)業(yè)廢料、城市垃圾、垃圾或莊稼。燃燒生物物質(zhì)的過(guò)程會(huì)釋放出能量，稱為生物能，但 是也可以采用其它方法處理生物物質(zhì)，以達(dá)到提高的效率和較少的排放。近來(lái)，人們已經(jīng)嘗試使用生物物質(zhì)來(lái)制備液體燃料，在此情況下，首先將生物物質(zhì) 氣化，然后將制得的氣體轉(zhuǎn)化為生物燃料。該多步工藝被稱為生物物質(zhì)液化(BLT)。氣化是一個(gè)放熱過(guò)程，其中生物物質(zhì)之類的含碳材料被轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣。 在氣化器中發(fā)生了三個(gè)反應(yīng)，即熱解，在此反應(yīng)中釋放出揮發(fā)性物質(zhì)，產(chǎn)生木炭；燃燒過(guò) 程，在此過(guò)程中揮發(fā)性物質(zhì)和一部分木炭與氧氣反應(yīng)，形成二氧化碳和一氧化碳；以及實(shí)際 氣化反應(yīng)，在此反應(yīng)中，木炭與二氧化碳和水蒸氣反應(yīng)，形成一氧化碳和氫氣。所述熱解和 燃燒都是極快的反應(yīng)。在存在水蒸氣和氧氣的情況下，根據(jù)以下反應(yīng)在氣化器中形成合成氣混合物C+H20 — C0+H2(1)C+2H20 — C02+2H2(2)C+C02 — 2C0(3)C+l/202 —CO(4)C+02 —CO2(5)C0+H20 — C02+H2(6)C0+3H2 — CH4+H20(7)最普遍的氣化技術(shù)包括同向流氣化，在此技術(shù)中，燃料和空氣沿著基本相同的方 向流入；反向流氣化，在此技術(shù)中，空氣從反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器和夾帶流氣化器下部提供， 燃料從其頂部提供。出于工業(yè)目的開(kāi)發(fā)的整合氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)以這些不同的氣化方法(氧氣或 空氣氣化，夾帶流，流化床或固定床反應(yīng)器)和不同的氣體純化方法(化學(xué)或物理純化，例 如濕法洗滌或熱純化)為基礎(chǔ)。氣化形成的產(chǎn)物或合成氣體混合物的主要組分是一氧化碳和氫氣。除了這些組分 以外，所述混合物還可以包含例如以下雜質(zhì)C02 ( 二氧化碳)，CH4 (甲烷)，H2O (水)，N2 (氮?dú)?，H2S(硫化氫)，NH3(氨)，HCl (氯化氫)，焦油和小顆粒，例如灰分和炭黑。如果加入的 生物物質(zhì)是木材的話，該合成氣也可以稱為木煤氣。合成氣可以直接用作燃料，或者可以通過(guò)各種方法對(duì)合成氣進(jìn)行進(jìn)一步處理，以 制備氣態(tài)或液態(tài)的燃料或化學(xué)物質(zhì)，例如采用費(fèi)-托燃料合成(Fischer-Tropsch fuel synthesis)，甲醇合成，或者可以通過(guò)水煤氣變換反應(yīng)(water-gas exchange)來(lái)制備氫氣。 在燃燒工藝中，需要通過(guò)純化除去廢氣，在氣化中，可除去的物質(zhì)包含產(chǎn)物氣體顆粒、堿金 屬、氮?dú)?、焦油、硫和氯氣。氣體純化還可以包括向合成氣中加入氫氣，以得到適于費(fèi)-托工 藝的氫氣-一氧化碳比例?？梢圆捎酶鞣N物理純化方法純化合成氣混合物，例如Selexol (UOPLLC)， Rectisol (Lurgi AG)或Purisol (Lurgi AG)，以及/或者化學(xué)純化法，例如胺洗滌。Rectisol 是一種物理氣體純化法，其中甲醇通常在低于O度的溫度下用作有機(jī)溶劑。Rectisol 法優(yōu)選在高壓條件下進(jìn)行，通常高于30巴?？梢酝ㄟ^(guò)費(fèi)-托合成(FT合成)將合成氣轉(zhuǎn)化為合成燃料。FT-合成是一種催化化學(xué)反應(yīng)，其中將一氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化為不同的液態(tài)烴。在實(shí)際的FT合成之前，需要對(duì)合 成氣混合物進(jìn)行純化。加入FT反應(yīng)器的合成氣的H2/C0摩爾比優(yōu)選為2. 5 1至0.5 1， 更優(yōu)選為2.1 1至1.8 1，最優(yōu)選約為2 1或1 1，這取決于所用的催化劑。在FT-合成中，合成氣CO和H2發(fā)生放熱反應(yīng)，主要形成脂族烴類。除了鏈烷烴以 夕卜，還形成較少量的烯烴、伯醇和水。烴類合成根據(jù)以下反應(yīng)進(jìn)行C0+2H2 — - (CH2) -+H2O (8)CCHH2O — C02+H2(9)2C0+H2— -(CH2)-+CO2 (10)將鈷或鐵用作反應(yīng)催化劑。其中鈷可以得到較佳的轉(zhuǎn)化率，鈷催化劑還具有較長(zhǎng) 的壽命。由FT-反應(yīng)制得不同長(zhǎng)度的烴類化合物的混合物，可以通過(guò)選擇合適的反應(yīng)器和 催化劑以及調(diào)節(jié)溫度、壓力和持續(xù)時(shí)間，控制反應(yīng)向著所需的方向進(jìn)行。通常反應(yīng)條件為 200-350°C, 15-40巴。在較高的溫度下，主要合成短鏈的化合物，在較低的溫度下，會(huì)形成較 長(zhǎng)鏈的烴類。通過(guò)蒸餾從最終產(chǎn)物中分離出的副產(chǎn)物可以供應(yīng)給化工廠作為原料。FT工 藝的最終產(chǎn)物不含硫或芳族化合物。使用該技術(shù)制備的燃料可以與低硫含量的化石燃料混合。US 2007/0100003 Al描述了一種生物物質(zhì)氣化法，其中對(duì)富含碳的材料進(jìn)行熱 解，然后在旋轉(zhuǎn)型夾帶流氣化器中對(duì)制得的生物油和木炭進(jìn)行進(jìn)一步處理。主要通過(guò)兩種不同的方式從木材制得木漿機(jī)械處理或化學(xué)處理。在化學(xué)處理過(guò) 程中，通過(guò)加熱和化學(xué)物質(zhì)(例如堿液)對(duì)木屑或非木質(zhì)材料進(jìn)行處理，使得木材中的纖維 互相分離并溶解木質(zhì)素，所述木質(zhì)素是將纖維保持在一起的結(jié)合物質(zhì)?；蛘撸梢詫?duì)木材進(jìn) 行機(jī)械捏制。摩擦將機(jī)械功轉(zhuǎn)化為熱量，使得將木纖維結(jié)合在一起的木質(zhì)素軟化，打開(kāi)纖維 之間的結(jié)合作用。通過(guò)進(jìn)行該處理，將木材制成集合體(化學(xué)或機(jī)械集合體)，對(duì)其進(jìn)行清 洗，經(jīng)常是進(jìn)行漂白。如果將集合體的制備結(jié)合在造紙廠之內(nèi)，則可以將來(lái)自清洗/漂白的 集合體直接引導(dǎo)至造紙機(jī)的集合體處理中。如果不可能進(jìn)行這種結(jié)合，則對(duì)該集合體進(jìn)行 干燥和打包，用于以后的應(yīng)用。還可以將集合體提供給自身不具有集合體生產(chǎn)能力的造紙 廠。
在造紙廠，在將集合體加入流漿箱中之前，首先在幾個(gè)步驟中對(duì)其進(jìn)行處理。從該 集合體中除去碎片之類的大顆粒，加入水對(duì)其進(jìn)行稀釋，然后向其中加入各種另外的物質(zhì)， 例如保留劑和填料。添加填料的主要優(yōu)點(diǎn)在于增大不透明度，控制無(wú)光澤或明亮的飾面效 果(matt or bright finish)，以及降低原料成本。加入流漿箱的纖維集合體包含超過(guò)90% 的水。
將所述纖維集合體從流漿箱施加到移動(dòng)的可滲透水的金屬絲網(wǎng)上，除去水分，在 金屬絲網(wǎng)上形成連續(xù)的紙帶。通過(guò)抽水低壓槽從金屬絲網(wǎng)上的紙帶除去水分，然后通過(guò)濕 壓制除水，最后將金屬絲網(wǎng)傳送到干燥機(jī)部分，使用所述干燥機(jī)部分中提供的加熱輥筒進(jìn) 行最終干燥。對(duì)干燥后的紙帶進(jìn)行切割，卷成最終產(chǎn)品?？梢詫?duì)完成的紙張施加各種涂層和表面處理劑，由此改進(jìn)紙張的特性，使其適用 于預(yù)期用途。造紙業(yè)使用的填充劑可以包括例如源自巖石材料的顏料。較高質(zhì)量的紙張中最高 達(dá)三分之一的組成可以為礦物。礦物除了用作填料以外，還可以在頂級(jí)質(zhì)量的紙張或紙板 中用作特殊涂料試劑。使用礦物的目的是防止油墨被吸收入紙張內(nèi)，從而可以得到更精確 的文字。使用礦物的另一個(gè)目的是反射光線，使得印刷字跡不會(huì)透過(guò)紙張?jiān)诹硪幻骘@示出 來(lái)。通過(guò)這種方式，油墨和白色的紙張之間形成鮮明的對(duì)比度。礦物還會(huì)延緩紙張的分解， 從而延長(zhǎng)紙張的壽命。最常用的礦物包括高嶺土、碳酸鈣和滑石。人們通常在與造紙廠相關(guān)的所謂衛(wèi)星廠制備合成法或沉淀法碳酸鈣(PPC)用于 造紙工業(yè)，具體來(lái)說(shuō)是使用造紙廠聯(lián)合體產(chǎn)生的廢氣作為二氧化碳源，供應(yīng)適合直接用于 造紙工藝的沉淀法碳酸鈣。碳酸鈣是由氧化鈣(CaO)即生石灰或燒石灰制備的，而氧化鈣是通過(guò)在石灰窯中 在大約1000°C的溫度下對(duì)采掘出的石灰石CaCO3進(jìn)行加熱而制備的。將氧化鈣與水混合， 從而形成包含熟石灰(即氫氧化鈣(Ca(OH)2))的水懸浮體(稱為石灰乳)。使用純二氧化 碳或者例如由廢氣或石灰窯排放氣體得到的二氧化碳對(duì)制得的氫氧化鈣進(jìn)行碳酸鹽化，從 而生成碳酸鈣和水。如果二氧化碳對(duì)熟石灰的中和不完全，則過(guò)量的氫氧化鈣會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物 具有過(guò)高的堿度。如果需要，也可以通過(guò)直接將鈣離子(例如以氫氧化鈣的形式)和二氧化碳加入 造紙工藝中來(lái)制備沉淀法碳酸鈣(原位制備)。沉淀法碳酸鈣通常是通過(guò)間歇法制備的。上述美國(guó)專利申請(qǐng)第2007/0100003 Al號(hào)的全部?jī)?nèi)容都參考結(jié)合入本文中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用有機(jī)物質(zhì)的加氧氣化產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬?。更具體來(lái)說(shuō)，本 發(fā)明的目的是在紙張和紙板制造工業(yè)中將所述二氧化碳?xì)饬饔糜阝}的碳酸鹽化。具體來(lái) 說(shuō)，所述二氧化碳?xì)饬靼诤铣蔁N鏈制備過(guò)程中產(chǎn)生的純的加壓二氧化碳。本發(fā)明具有獨(dú)立權(quán)利要求中所述的特征，而本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式則在從屬權(quán)利 要求中進(jìn)行限定。因此，本發(fā)明涉及有機(jī)物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬饔糜趯?duì)來(lái)自包含鈣 離子的液體中的鈣進(jìn)行碳酸鹽化的應(yīng)用。本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種造紙方法，其中用氧氣對(duì)有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行氣化以使得鈣碳酸鹽化，使得制得的二氧化碳?xì)饬髋c含鈣離子的液體反應(yīng)，然后在造紙過(guò)程中將碳酸鹽 化的鈣作為填料加入紙漿之中，或者作為涂料施加在制得的紙張之上。


圖1顯示了整合到連續(xù)生產(chǎn)碳酸鈣以及造紙的工藝中的有機(jī)物質(zhì)加氧氣化工藝。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明人還有以下驚人的發(fā)現(xiàn)即在生物物質(zhì)氣化以及生產(chǎn)合成烴類的工藝中作 為副產(chǎn)物形成的過(guò)量的二氧化碳可以有益地用于鈣的碳酸鹽化。
進(jìn)行過(guò)加氧氣化處理的生物物質(zhì)以及由該生物物質(zhì)產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬?例如 在制備生物燃料時(shí)制得的那些)可以全部使用或者使用一部分，僅將未用于氣化或生產(chǎn)過(guò) 程的一部分用于鈣的碳酸鹽化。在造紙工藝中，可以將二氧化碳?xì)饬饔糜阝}的碳酸鹽化，以 制備合適量的沉淀法碳酸鈣。除非在申請(qǐng)中另外說(shuō)明，否則，說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(yǔ)具有以下含 義術(shù)語(yǔ)“有機(jī)物質(zhì)”表示生物物質(zhì)，換而言之其為來(lái)自生物來(lái)源的有機(jī)物質(zhì)，例如以 下原料木材或基于木材的原料(例如林業(yè)和采伐業(yè)的基于木材的副產(chǎn)物，例如在疏伐時(shí) 移除的樹(shù)木、樹(shù)樁、根、枝、灌木和樹(shù)皮)，農(nóng)業(yè)廢料，城市垃圾，林業(yè)副產(chǎn)品(例如妥爾油皂， 妥爾油，造紙黑液和松節(jié)油)，林業(yè)的廢水漿液(例如攜帶入造紙廠廢水的含纖維的物質(zhì))， 垃圾或莊稼。所用的原料還可以包括各種工業(yè)工藝的廢棄物或副產(chǎn)品，海藻之類的海生原 料，或者上述原料的組合。較佳的是，所用的原料包括木材加工業(yè)的廢料或產(chǎn)品，例如木材 殘余料，城市木材廢料，伐木廢料，木屑，鋸屑，稻草，木柴，木質(zhì)材料，紙張，造紙和木材生產(chǎn) 的副產(chǎn)品，短期輪作作物例如柳樹(shù)、白楊、黑洋槐、桉樹(shù)，以及木質(zhì)纖維谷類作物，例如草廬、 芒草和柳枝稷。使用的原料還可以包括植物油、動(dòng)物脂肪、魚(yú)油、天然蠟和脂肪酸。術(shù)語(yǔ)“合成烴鏈”表示合成的短鏈烴和長(zhǎng)鏈烴。術(shù)語(yǔ)“加氧氣化”表示在存在純氧(而非空氣)以及水蒸氣的情況下進(jìn)行的氣化。本發(fā)明涉及有機(jī)物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬饔糜趯?duì)來(lái)自包含鈣離子 的液體中的鈣進(jìn)行碳酸鹽化的應(yīng)用。較佳的是，所述烴物流是作為制備合成烴鏈(例如生 物燃料生產(chǎn))的副產(chǎn)物形成的。較佳的是，使用至少一種需要加壓合成氣混合物的物理純 化法以及費(fèi)_托合成制備合成烴鏈。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述有機(jī)物質(zhì)包括生物物質(zhì)，例如基于木材的原料、農(nóng) 業(yè)廢料、林業(yè)副產(chǎn)物、林業(yè)的廢水漿液、或者城市垃圾。所述基于木材的原料包括林業(yè)和采 伐業(yè)的基于木材的副產(chǎn)品，例如在疏伐時(shí)移除的樹(shù)木、樹(shù)樁、根、枝、灌木和樹(shù)皮。較佳的是，在具有流化床反應(yīng)器的氣化器中進(jìn)行氣化反應(yīng)，其中固體生物物質(zhì)至 少部分地燃燒。所述流化床可以是循環(huán)流化床或鼓泡流化床，其中使用純氧和水蒸氣作為 流化氣體。在將純氧和水蒸氣引入流化床反應(yīng)器中之前，優(yōu)選將其互相混合，但并非必須如 此。優(yōu)選使用閉鎖式漏斗將生物物質(zhì)加入氣化器中。在氣化器中，固體物質(zhì)與水蒸氣發(fā)生 吸熱反應(yīng)，形成一氧化碳和氫氣，以及與氧氣發(fā)生放熱反應(yīng)以形成一氧化碳、二氧化碳和另 外的水蒸氣。通過(guò)氣化形成了不純的合成氣，所述合成氣除了 一氧化碳和氫氣以外，還包含CO2(二氧化碳)，CH4(甲烷)，H20(水)，N2(氮?dú)?，H2S(硫化氫)，NH3(氨)，HC1(氯化氫)， 焦油和小顆粒，例如灰分和炭黑。對(duì)不純的合成氣進(jìn)行純化，通過(guò)一些步驟進(jìn)行處理。例如 從中除去焦油、甲烷和固體顆粒。另外，將所述合成氣的氫氣/ 一氧化碳的比例調(diào)節(jié)到合適 的水平，然后通過(guò)物理純化法(例如Rectisol )和/或化學(xué)純化法(例如胺洗滌)對(duì)合 成氣進(jìn)行純化，由此例如制得純化的合成氣以及純的加壓二氧化碳。例如將純的合成氣引 入費(fèi)_托反應(yīng)器以制備合成烴鏈。
在制備合成烴鏈時(shí)作為副產(chǎn)物制得的純的加壓二氧化碳?xì)饬魈貏e適合在連續(xù)反 應(yīng)器中對(duì)鈣進(jìn)行碳酸鹽化。相對(duì)于由廢氣得到的二氧化碳，所述純的加壓二氧化碳可以加 快鈣的碳酸鹽化反應(yīng)，由此可以使用連續(xù)反應(yīng)器，減小所需的反應(yīng)器尺寸。工廠區(qū)域產(chǎn)生的通常用于鈣的碳酸鹽化的常規(guī)二氧化碳會(huì)包含大量的氮?dú)?。如?這種含二氧化碳的氣體在加壓狀態(tài)下使用，則存在的氮?dú)鈺?huì)導(dǎo)致麻煩的起泡和發(fā)泡，這是 因?yàn)榈獨(dú)鉄o(wú)法溶解在碳酸鹽化溶液中。純的加壓二氧化碳不會(huì)起泡或發(fā)泡，這是因?yàn)槎?化碳會(huì)溶解在液體中，形成碳酸，碳酸與鈣原子反應(yīng)。合成烴鏈制備過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳一開(kāi)始便是純的且加壓的，甚至可以直接引 入連續(xù)碳酸鹽化反應(yīng)器中，在此反應(yīng)器中，反應(yīng)時(shí)間明顯比間歇反應(yīng)器的時(shí)間短。在連續(xù)反 應(yīng)器中，碳酸鹽化反應(yīng)的進(jìn)行時(shí)間是以秒計(jì)的，而在間歇式反應(yīng)器中，相同的工藝可能會(huì)持 續(xù)長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述二氧化碳?xì)饬鞯募兌却笥?0重量％，優(yōu)選大于95 重量％，更優(yōu)選大于97重量％，最優(yōu)選大于99重量％。所述二氧化碳?xì)饬鞯膲毫赡艽笥?5巴，優(yōu)選大于20巴，最優(yōu)選大于30巴。壓力越高，碳酸鹽化反應(yīng)的速度越快。如果二氧化 碳?xì)饬鞯膲毫Σ粔蚋?，則可以使用獨(dú)立的壓縮機(jī)將其壓力升高到10巴，優(yōu)選大于20巴，最 優(yōu)選大于30巴。根據(jù)本發(fā)明的氣化是使用氧氣代替空氣進(jìn)行的，在此工藝中，合成氣混合物中的 氮?dú)夂枯^低。本發(fā)明的二氧化碳?xì)饬魈貏e適合在連續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行鈣的碳酸鹽化的另一 個(gè)原因是因?yàn)橄鄬?duì)于間歇法，連續(xù)法對(duì)雜質(zhì)更為敏感。在一些實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的二 氧化碳?xì)饬鞯牧蚝啃∮趌ppm，氮?dú)夂啃∮?0重量％，優(yōu)選小于5重量％，更優(yōu)選小于 3重量％，最優(yōu)選小于1重量％。較佳的是，所述連續(xù)反應(yīng)器的壓力大于5巴，優(yōu)選大于10 巴，更優(yōu)選大于20巴，最優(yōu)選為20-30巴。所述二氧化碳?xì)饬鞯牡偷獨(dú)夂亢土蚝渴沟?特別適合在制備沉淀法碳酸鈣的工藝中對(duì)鈣進(jìn)行碳酸鹽化。本發(fā)明的二氧化碳?xì)饬骺梢杂糜谠陂g歇法的間歇反應(yīng)器中、或者在半連續(xù)法中、 或者在原位造紙工藝中用于對(duì)鈣進(jìn)行碳酸鹽化。由于將純的加壓二氧化碳?xì)饬髦苯右胩?酸鈣的碳酸鹽化反應(yīng)，特別是引入連續(xù)的碳酸鈣沉淀反應(yīng)器中，得到了特別優(yōu)選的總體功 效。即使由生物物質(zhì)制備的燃料在理論上不會(huì)增加大氣中的二氧化碳含量(這是因 為由此制得的燃料僅僅是將生物物質(zhì)在生命期限內(nèi)從空氣中結(jié)合的二氧化碳釋放出來(lái))， 但是在其制備工藝過(guò)程中產(chǎn)生的排放物也需要考慮。根據(jù)本發(fā)明，作為副產(chǎn)物形成的二氧 化碳通過(guò)化學(xué)反應(yīng)與鈣結(jié)合，因此不會(huì)將二氧化碳釋放入大氣之中，無(wú)需進(jìn)行額外的處理。 考慮到排放權(quán)益的因素，根據(jù)本發(fā)明的方法對(duì)二氧化碳進(jìn)行結(jié)合，可以用于其它工藝的排 放。當(dāng)然，減少二氧化碳的量也具有商業(yè)價(jià)值。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，將有機(jī)物質(zhì)的氣化和/或燃料制備工藝整合 到用于對(duì)鈣進(jìn)行碳酸鹽化的設(shè)備中，由此減少了運(yùn)輸?shù)男枨螅疫_(dá)到節(jié)能的效果。所述有 機(jī)物質(zhì)的氣化以及/或者由此制得的燃料，以及鈣的碳酸鹽化優(yōu)選在同一工廠區(qū)域進(jìn)行， 在此情況下可以將二氧化碳的壓力直接用于碳酸鹽化工藝，無(wú)需對(duì)二氧化碳進(jìn)行壓縮和運(yùn) 輸。較佳的是，在工廠區(qū)域包括至少一個(gè)造紙工藝。得到了極佳的聯(lián)合效果，因?yàn)樵诒景l(fā)明方法中制得的沉淀法碳酸鈣在相同的工廠 區(qū)域，在紙張和/或紙板的制造中用作填料和/或涂料試劑。本發(fā)明還涉及一種紙張或紙板的制造方法，其中用氧氣對(duì)有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行氣化以使得鈣碳酸鹽化，使得制得的二氧化碳?xì)饬髋c含鈣離子的液體反應(yīng)，然后在造紙過(guò)程中將碳 酸鹽化的鈣作為填料加入紙漿之中，或者作為涂料施加在制得的紙張之上。較佳的是，所述二氧化碳?xì)饬魇窃诤铣蔁N的制備過(guò)程中(例如生物燃料制備中) 作為副產(chǎn)物形成的，所述二氧化碳?xì)饬鞯募兌葍?yōu)選大于90重量％，優(yōu)選大于95重量％，更 優(yōu)選大于97重量％，最優(yōu)選大于99重量％，壓力大于5巴，優(yōu)選大于10巴，更優(yōu)選大于20 巴，最優(yōu)選大于30巴。較佳的是，本發(fā)明的二氧化碳?xì)饬鞯牧蚧瘹浜啃∮?ppm，優(yōu)選小 于3ppm，更優(yōu)選小于lppm，氮?dú)夂啃∮?0重量％，優(yōu)選小于5重量％，更優(yōu)選小于3重 量％，最優(yōu)選小于1重量％。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，合成烴鏈的制備使用物理純化(例 如Rectisol )進(jìn)行，該工藝需要使用加壓合成氣混合物，優(yōu)選壓力大于10巴，更優(yōu)選大于 20巴，最優(yōu)選大于30巴，由此在所述純化和/或費(fèi)-托合成之前對(duì)合成氣混合物進(jìn)行加壓 處理。在作為本發(fā)明目的的方法中，可以在以下的壓力下在連續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行鈣的碳酸 鹽化優(yōu)選大于5巴、優(yōu)選大于10巴、更優(yōu)選大于20巴、最優(yōu)選20-30巴，可以在間歇反應(yīng) 器的間歇法中或者半連續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行鈣的碳酸鹽化。較佳的是，將碳酸鹽化直接整合到 造紙工藝之中。對(duì)來(lái)自含鈣液體的鈣的碳酸鹽化也可以通過(guò)加入鈣離子、然后將二氧化碳 直接接入含鈣的工藝液體中，從而在造紙工藝中原位進(jìn)行。在造紙工藝中，在造紙機(jī)的流漿箱之前通過(guò)加水使得紙集合體稀釋，然后將根據(jù) 本發(fā)明碳酸鹽化的碳酸鈣加入所述集合體中，或者將根據(jù)本發(fā)明的二氧化碳?xì)饬髦苯蛹尤?造紙機(jī)中，以使得鈣離子碳酸鹽化。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述有機(jī)物質(zhì)包括生物物質(zhì)，例如基于木材的原料、農(nóng) 業(yè)廢料、林業(yè)副產(chǎn)物或者城市垃圾，所述基于木材的原料可以包括林業(yè)和采伐業(yè)的基于木 材的副產(chǎn)品，例如在疏伐時(shí)移除的樹(shù)木、樹(shù)樁、根、枝、灌木和樹(shù)皮。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述方法包括沉淀法碳酸鈣的制備，根據(jù)造紙工藝的需求調(diào) 節(jié)所述制備，根據(jù)碳酸鈣的需求對(duì)所述二氧化碳?xì)饬鞯倪M(jìn)料進(jìn)行調(diào)節(jié)。較佳的是，將所述有 機(jī)物質(zhì)的氣化以及/或者氣體的處理與鈣的碳酸鹽化和造紙整合在一起，從而有效地利用 形成的二氧化碳?xì)饬?，從而減少排放量?；蛘撸鲇袡C(jī)物質(zhì)的氣化以及/或者處理、鈣的 碳酸鹽化以及造紙工藝在同一工廠區(qū)域進(jìn)行，以縮短運(yùn)輸距離。圖1顯示了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，其中將原料1引入氣化操作2，其中使用 氧氣和水蒸氣使得原料氣化，形成合成氣混合物3。對(duì)合成氣混合物3進(jìn)行化學(xué)和/或物理 純化4，由此制得三股氣流含硫氣流5，合成氣流6和二氧化碳?xì)饬?。將合成氣流6輸送 到費(fèi)_托合成8，由此制得生物燃料9。將二氧化碳?xì)饬?直接引入造紙機(jī)13，用于原位進(jìn)行鈣的碳酸鹽化以及/或者在連續(xù)反應(yīng)器10中連續(xù)制備沉淀法碳酸鈣?；蛘叱恋矸ㄌ妓?鈣也可以通過(guò)間歇法制備。一方面向造紙機(jī)13加入碳酸鈣11，12以作為紙張?zhí)盍?，另一?面還可以用于紙張涂覆工藝15，紙張以紙帶14的形式移入該涂覆工藝15。 在一個(gè)更優(yōu)選的情況下，使用購(gòu)自紙張或紙板制造的木材的基于木材的副產(chǎn)品用 于制備生物燃料，將作為副產(chǎn)物制得的純的加壓二氧化碳直接用于碳酸鈣的沉淀，該碳酸 鈣直接用于紙張或紙板的制造。以下實(shí)施例僅僅用來(lái)進(jìn)一步舉例說(shuō)明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員鑒于以上說(shuō)明書的 指導(dǎo)能夠通過(guò)許多其它的方式在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)利用本發(fā)明，以利用有機(jī)物質(zhì)的加 氧氣化產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬?。?shí)施例1生物物質(zhì)的氣化對(duì)采伐過(guò)程中形成的基于木材的副產(chǎn)品，例如在疏伐時(shí)移除的樹(shù)木、樹(shù)樁、根、枝、 灌木和樹(shù)皮，進(jìn)行碾碎和干燥。使用氧氣和水蒸氣將生物物質(zhì)氣化，其中在高壓和高溫條 件下，在夾帶流氣化器中對(duì)生物物質(zhì)進(jìn)行處理，從而制得包含一氧化碳、氮?dú)夂投趸嫉?合成氣混合物，使該混合物冷卻，然后進(jìn)行純化。然后采用必需的化學(xué)處理和物理處理對(duì)合 成氣進(jìn)行純化，其中Rectisol 處理需要將合成氣混合物加壓至30巴。將純化的氣體引入 費(fèi)_托反應(yīng)器中以形成FT燃料。對(duì)費(fèi)-托合成的條件進(jìn)行選擇，以達(dá)到所需的烴鏈長(zhǎng)度。 將合成氣混合物的純化過(guò)程中作為副產(chǎn)物形成的二氧化碳?xì)饬饔糜阝}的碳酸鹽化。二氧化 碳中的氮?dú)夂啃∮?重量％，其壓力為30巴。實(shí)施例2沉淀法碳酸鈣的連續(xù)制備將含氫氧化鈣的水懸浮體和實(shí)施例1的二氧化碳(99重量％，壓力20巴)引入 反應(yīng)器中，所述反應(yīng)器處于整合的生物燃料和碳酸鈣制備工藝中。連續(xù)反應(yīng)器的壓力為20 巴，作為產(chǎn)物制得的碳酸鈣作為填料和涂料試劑在相同工廠區(qū)域內(nèi)用于紙張和紙板制造工 藝。當(dāng)用作填料的時(shí)候，將碳酸鹽化的鈣加入造紙機(jī)的短回路中，其中碳酸鹽化的鈣與水和 纖維混合以制得所需的紙漿。還可以將碳酸鈣施加到制得的紙張上作為涂層。實(shí)施例3沉淀法碳酸鈣的間歇式制造 通過(guò)間歇法，由氧化鈣制備碳酸鈣。將氧化鈣與水混合，由此制得包含氫氧化鈣的 水懸浮體。使用實(shí)施例1的二氧化碳(99重量％ )將由此制得的氫氧化鈣碳酸鹽化，所述 二氧化碳是由位于同一工廠區(qū)域的生物燃料廠制備的。由該反應(yīng)制得碳酸鈣和水。沉淀法 碳酸鈣在造紙工藝中直接用作填料和涂料試劑，所述造紙工藝在同一工廠區(qū)域進(jìn)行。將一 部分沉淀法碳酸鈣儲(chǔ)存起來(lái)，用于另外的紙張和紙板制造工藝。
權(quán)利要求
在有機(jī)物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬饔糜趯?duì)來(lái)自包含鈣離子的液體中的鈣進(jìn)行碳酸鹽化的應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述二氧化碳?xì)饬魇亲鳛?合成烴鏈制備的副產(chǎn)物形成的。
3.如權(quán)利要求2所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述合成烴鏈的制備包括 生物燃料的制備。
4.如權(quán)利要求2或3所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述合成烴鏈的制備包 括需要加壓合成氣混合物的物理純化以及/或者使用費(fèi)_托合成。
5.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述有機(jī)物質(zhì) 包括生物物質(zhì)，例如基于木材的原料、農(nóng)業(yè)廢料、林業(yè)副產(chǎn)品、林業(yè)的廢水漿液或城市垃圾。
6.如權(quán)利要求5所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述基于木材的原料包括 林業(yè)和采伐業(yè)的基于木材的副產(chǎn)品，例如在疏伐時(shí)移除的樹(shù)木、樹(shù)樁、根、枝、灌木和樹(shù)皮。
7.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述二氧化碳 氣流的純度大于90重量％，優(yōu)選大于95重量％，更優(yōu)選大于97重量％，最優(yōu)選大于99重 量％。
8.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述二氧化碳 氣流的壓力大于5巴，優(yōu)選大于10巴，更優(yōu)選大于20巴，最優(yōu)選大于30巴。
9.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述二氧化碳 氣流中的硫含量小于lppm。
10.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述二氧化碳 氣流中的氮?dú)夂啃∮?0重量％，優(yōu)選小于5重量％，更優(yōu)選小于3重量％，最優(yōu)選小于1 重量％。
11.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述鈣在連續(xù) 反應(yīng)器中進(jìn)行碳酸鹽化。
12.如權(quán)利要求11所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述連續(xù)反應(yīng)器的壓力 大于5巴，優(yōu)選大于10巴，更優(yōu)選大于20巴，最優(yōu)選為20-30巴。
13.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述鈣在間 歇反應(yīng)器或半連續(xù)反應(yīng)器中進(jìn)行碳酸鹽化。
14.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述鈣在造 紙工藝中原位進(jìn)行碳酸鹽化。
15.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，將所述有機(jī)物 質(zhì)的氣化與鈣的碳酸鹽化整合，以便能夠利用產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬鳌?br> 16.如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的二氧化碳?xì)饬鞯膽?yīng)用，其特征在于，所述有機(jī)物 質(zhì)的氣化以及鈣的碳酸鹽化在相同的工廠區(qū)域進(jìn)行，以便能夠利用所述二氧化碳的壓力。
17.一種制備紙張或紙板的方法，其特征在于，用氧氣使得有機(jī)物質(zhì)氣化，以使得鈣被碳酸鹽化，使得產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬髋c包含鈣離子的液體反應(yīng)，以及在制造紙張或紙板的過(guò)程中，將碳酸鹽化的鈣作為填料加入紙漿中，以及/或者作為 涂層施加在制得的紙張之上。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳?xì)饬魇窃谥苽浜铣蔁N鏈的 過(guò)程中作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述合成烴鏈的制備包括制備生物燃料。
20.如權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，通過(guò)所述加氧氣化制得的合成氣混 合物通過(guò)需要對(duì)該合成氣混合物加壓的物理純化進(jìn)行純化，以及/或者通過(guò)費(fèi)_托合成形 成所述合成烴鏈。
21.如權(quán)利要求17-20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)物質(zhì)是生物物質(zhì)， 例如基于木材的原料、農(nóng)業(yè)廢料、林業(yè)副產(chǎn)品、林業(yè)的廢水漿液或城市垃圾。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述基于木材的原料包括林業(yè)和采伐業(yè) 的基于木材的副產(chǎn)品，例如在疏伐時(shí)移除的樹(shù)木、樹(shù)樁、根、枝、灌木和樹(shù)皮。
23.如權(quán)利要求17-22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳?xì)饬鞯募兌却?于90重量％，優(yōu)選大于95重量％，更優(yōu)選大于97重量％，最優(yōu)選大于99重量％。
24.如權(quán)利要求17-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳?xì)饬鞯膲毫Υ?于5巴，優(yōu)選大于10巴，更優(yōu)選大于20巴，最優(yōu)選大于30巴。
25.如權(quán)利要求17-24中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳?xì)饬靼∮?Ippm的硫l。
26.如權(quán)利要求17-25中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳?xì)饬髦械牡獨(dú)?含量小于10重量％，優(yōu)選小于5重量％，更優(yōu)選小于3重量％，最優(yōu)選小于1重量％。
27.如權(quán)利要求17-26中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)造紙工藝的需求調(diào)節(jié)鈣 的碳酸鹽化，根據(jù)碳酸鈣的需求調(diào)節(jié)所述二氧化碳?xì)饬鞯氖褂谩?br> 28.如權(quán)利要求17-27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，鈣在連續(xù)反應(yīng)器中碳酸鹽化。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)反應(yīng)器的壓力大于5巴，優(yōu)選大 于10巴，更優(yōu)選大于20巴，最優(yōu)選為20-30巴。
30.如權(quán)利要求28或29所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)反應(yīng)器與造紙工藝整合。
31.如權(quán)利要求17-27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，鈣在間歇反應(yīng)器或半連續(xù)反 應(yīng)器中碳酸鹽化。
32.如權(quán)利要求17-27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，鈣在造紙工藝中原位碳酸鹽化。
33.如權(quán)利要求17-32中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將有機(jī)物質(zhì)的氣化與鈣的碳 酸鹽化以及紙張或紙板的制造整合，以便能夠利用所述產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬鳌?br> 34.如權(quán)利要求17-32中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)物質(zhì)的氣化、鈣的 碳酸鹽化以及紙張或紙板的制造在同一工廠區(qū)域進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機(jī)物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)饬饔糜趯?duì)來(lái)自包含鈣離子的液體中的鈣進(jìn)行碳酸鹽化的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及一種紙張或紙板的制造方法，其中用氧氣對(duì)有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行氣化以使得鈣碳酸鹽化，使得制得的二氧化碳?xì)饬髋c含鈣離子的液體反應(yīng)，然后在造紙過(guò)程中將碳酸鹽化的鈣作為填料加入紙漿之中，或者作為涂料施加在制得的紙張之上。
文檔編號(hào)C10J3/84GK101802141SQ200880107048
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者E·庫(kù)卡馬基, M·卡爾森, P·約凱拉 申請(qǐng)人:芬歐匯川集團(tuán)