專利名稱：合成烴鏈生產(chǎn)過程中產(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)生的二氧化碳氣流的應(yīng)用。更具 體來說，本發(fā)明涉及 有機物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳氣流用于對來自富含鈣的液體的鈣進行碳酸鹽化 的應(yīng)用，以及用于造紙工藝，在此造紙工藝中，將用加氧氣化過程中產(chǎn)生的二氧化碳氣流沉 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程中產(chǎn)生的排放物使得人們承受越來 越多的壓力去開發(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，由此消除未來的環(huán)境負擔(dān)。對于能量生產(chǎn)，生物物質(zhì)主要是指各種有機廢物，即源自生物來源的廢物，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)的過程會釋放出能量，稱為生物能，但 是也可以采用其它方法處理生物物質(zhì)，以達到提高的效率和較少的排放。近來，人們已經(jīng)嘗試使用生物物質(zhì)來制備液體燃料，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)。氣化是一個放熱過程，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 程，在此過程中揮發(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 (氮氣)，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，或者可以通過各種方法對合成氣進行進一步處理，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-托燃料合成(Fischer-Tropsch fuel synthesis)，甲醇合成，或者可以通過水煤氣變換反應(yīng)(water-gas exchange)來制備氫氣。 在燃燒工藝中，需要通過純化除去廢氣，在氣化中，可除去的物質(zhì)包含產(chǎn)物氣體顆粒、堿金 屬、氮氣、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-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溶劑。Rectisol 法優(yōu)選在高壓條件下進行，通常高于30巴?？梢酝ㄟ^費-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。在實際的FT合成之前，需要對合 成氣混合物進行純化。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 的壽命。由FT-反應(yīng)制得不同長度的烴類化合物的混合物，可以通過選擇合適的反應(yīng)器和 催化劑以及調(diào)節(jié)溫度、壓力和持續(xù)時間，控制反應(yīng)向著所需的方向進行。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，會形成較 長鏈的烴類。通過蒸餾從最終產(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，其中對富含碳的材料進行熱 解，然后在旋轉(zhuǎn)型夾帶流氣化器中對制得的生物油和木炭進行進一步處理。主要通過兩種不同的方式從木材制得木漿機械處理或化學(xué)處理。在化學(xué)處理過 程中，通過加熱和化學(xué)物質(zhì)(例如堿液)對木屑或非木質(zhì)材料進行處理，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?，可以對木材進 行機械捏制。摩擦將機械功轉(zhuǎn)化為熱量，使得將木纖維結(jié)合在一起的木質(zhì)素軟化，打開纖維 之間的結(jié)合作用。通過進行該處理，將木材制成集合體(化學(xué)或機械集合體)，對其進行清 洗，經(jīng)常是進行漂白。如果將集合體的制備結(jié)合在造紙廠之內(nèi)，則可以將來自清洗/漂白的 集合體直接引導(dǎo)至造紙機的集合體處理中。如果不可能進行這種結(jié)合，則對該集合體進行 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，首先在幾個步驟中對其進行處理。從該 集合體中除去碎片之類的大顆粒，加入水對其進行稀釋，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)點在于增大不透明度，控制無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90% 的水。
將所述纖維集合體從流漿箱施加到移動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。通過抽水低壓槽從金屬絲網(wǎng)上的紙帶除去水分，然后通過濕 壓制除水，最后將金屬絲網(wǎng)傳送到干燥機部分，使用所述干燥機部分中提供的加熱輥筒進 行最終干燥。對干燥后的紙帶進行切割，卷成最終產(chǎn)品?？梢詫ν瓿傻募垙埵┘痈鞣N涂層和表面處理劑，由此改進紙張的特性，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。使用礦物的另一個目的是反射光線，使得印刷字跡不會透過紙張在另一面顯示出 來。通過這種方式，油墨和白色的紙張之間形成鮮明的對比度。礦物還會延緩紙張的分解， 從而延長紙張的壽命。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)，具體來說是使用造紙廠聯(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，而氧化鈣是通過在石灰窯中 在大約1000°C的溫度下對采掘出的石灰石CaCO3進行加熱而制備的。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制得的氫氧化鈣進行碳酸鹽化，從 而生成碳酸鈣和水。如果二氧化碳對熟石灰的中和不完全，則過量的氫氧化鈣會導(dǎo)致產(chǎn)物 具有過高的堿度。如果需要，也可以通過直接將鈣離子(例如以氫氧化鈣的形式)和二氧化碳加入 造紙工藝中來制備沉淀法碳酸鈣(原位制備)。沉淀法碳酸鈣通常是通過間歇法制備的。上述美國專利申請第2007/0100003 Al號的全部內(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物質(zhì)的加氧氣化產(chǎn)生的二氧化碳氣流。更具體來說，本 發(fā)明的目的是在紙張和紙板制造工業(yè)中將所述二氧化碳氣流用于鈣的碳酸鹽化。具體來 說，所述二氧化碳氣流包含在合成烴鏈制備過程中產(chǎn)生的純的加壓二氧化碳。本發(fā)明具有獨立權(quán)利要求中所述的特征，而本發(fā)明的優(yōu)選實施方式則在從屬權(quán)利 要求中進行限定。因此，本發(fā)明涉及有機物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳氣流用于對來自包含鈣 離子的液體中的鈣進行碳酸鹽化的應(yīng)用。本發(fā)明的另一個目的是一種造紙方法，其中用氧氣對有機物質(zhì)進行氣化以使得鈣碳酸鹽化，使得制得的二氧化碳氣流與含鈣離子的液體反應(yīng)，然后在造紙過程中將碳酸鹽 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物質(zhì)加氧氣化工藝。
具體實施例方式本發(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)物形成的過量的二氧化碳可以有益地用于鈣的碳酸鹽化。
進行過加氧氣化處理的生物物質(zhì)以及由該生物物質(zhì)產(chǎn)生的二氧化碳氣流(例如 在制備生物燃料時制得的那些)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 程的一部分用于鈣的碳酸鹽化。在造紙工藝中，可以將二氧化碳氣流用于鈣的碳酸鹽化，以 制備合適量的沉淀法碳酸鈣。除非在申請中另外說明，否則，說明書和權(quán)利要求書中使用的術(shù)語具有以下含 義術(shù)語“有機物質(zhì)”表示生物物質(zhì)，換而言之其為來自生物來源的有機物質(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 移除的樹木、樹樁、根、枝、灌木和樹皮)，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、白楊、黑洋槐、桉樹，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、動物脂肪、魚油、天然蠟和脂肪酸。術(shù)語“合成烴鏈”表示合成的短鏈烴和長鏈烴。術(shù)語“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行的氣化。本發(fā)明涉及有機物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳氣流用于對來自包含鈣離子 的液體中的鈣進行碳酸鹽化的應(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_托合成制備合成烴鏈。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述有機物質(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，例如在疏伐時移除的樹木、樹樁、根、枝、灌木和樹皮。較佳的是，在具有流化床反應(yīng)器的氣化器中進行氣化反應(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(氮氣)，H2S(硫化氫)，NH3(氨)，HC1(氯化氫)， 焦油和小顆粒，例如灰分和炭黑。對不純的合成氣進行純化，通過一些步驟進行處理。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，然后通過物理純化法(例如Rectisol )和/或化學(xué)純化法(例如胺洗滌)對合 成氣進行純化，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_托反應(yīng)器以制備合成烴鏈。
在制備合成烴鏈時作為副產(chǎn)物制得的純的加壓二氧化碳氣流特別適合在連續(xù)反 應(yīng)器中對鈣進行碳酸鹽化。相對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)二氧化碳會包含大量的氮氣。如果 這種含二氧化碳的氣體在加壓狀態(tài)下使用，則存在的氮氣會導(dǎo)致麻煩的起泡和發(fā)泡，這是 因為氮氣無法溶解在碳酸鹽化溶液中。純的加壓二氧化碳不會起泡或發(fā)泡，這是因為二氧 化碳會溶解在液體中，形成碳酸，碳酸與鈣原子反應(yīng)。合成烴鏈制備過程中產(chǎn)生的二氧化碳一開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)時間明顯比間歇反應(yīng)器的時間短。在連續(xù)反 應(yīng)器中，碳酸鹽化反應(yīng)的進行時間是以秒計的，而在間歇式反應(yīng)器中，相同的工藝可能會持 續(xù)長達數(shù)小時。在一個優(yōu)選的實施方式中，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％。所述二氧化碳氣流的壓力可能大于 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 碳氣流的壓力不夠高，則可以使用獨立的壓縮機將其壓力升高到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行的，在此工藝中，合成氣混合物中的 氮氣含量較低。本發(fā)明的二氧化碳氣流特別適合在連續(xù)反應(yīng)器中進行鈣的碳酸鹽化的另一 個原因是因為相對于間歇法，連續(xù)法對雜質(zhì)更為敏感。在一些實施方式中，根據(jù)本發(fā)明的二 氧化碳氣流的硫含量小于lppm，氮氣含量小于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％。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。所述二氧化碳氣流的低氮氣含量和硫含量使得 特別適合在制備沉淀法碳酸鈣的工藝中對鈣進行碳酸鹽化。本發(fā)明的二氧化碳氣流可以用于在間歇法的間歇反應(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鈣進行碳酸鹽化。由于將純的加壓二氧化碳氣流直接引入碳 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)， 但是在其制備工藝過程中產(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 化碳通過化學(xué)反應(yīng)與鈣結(jié)合，因此不會將二氧化碳釋放入大氣之中，無需進行額外的處理。 考慮到排放權(quán)益的因素，根據(jù)本發(fā)明的方法對二氧化碳進行結(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)價值。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，將有機物質(zhì)的氣化和/或燃料制備工藝整合 到用于對鈣進行碳酸鹽化的設(shè)備中，由此減少了運輸?shù)男枨螅疫_到節(jié)能的效果。所述有 機物質(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，無需對二氧化碳進行壓縮和運 輸。較佳的是，在工廠區(qū)域包括至少一個造紙工藝。得到了極佳的聯(lián)合效果，因為在本發(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，其中用氧氣對有機物質(zhì)進行氣化以使得鈣碳酸鹽化，使得制得的二氧化碳氣流與含鈣離子的液體反應(yīng)，然后在造紙過程中將碳 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，所述二氧化碳氣流是在合成烴的制備過程中(例如生物燃料制備中) 作為副產(chǎn)物形成的，所述二氧化碳氣流的純度優(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)明的二氧化碳氣流的硫化氫含量小于5ppm，優(yōu)選小 于3ppm，更優(yōu)選小于lppm，氮氣含量小于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％。在一個優(yōu)選的實施方式中，合成烴鏈的制備使用物理純化(例 如Rectisol )進行，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-托合成之前對合成氣混合物進行加壓 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。對來自含鈣液體的鈣的碳酸鹽化也可以通過加入鈣離子、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行。在造紙工藝中，在造紙機的流漿箱之前通過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)明的二氧化碳氣流直接加入 造紙機中，以使得鈣離子碳酸鹽化。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述有機物質(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，例如在疏伐時移除的樹木、樹樁、根、枝、灌木和樹皮。在一個實施方式中，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)碳酸鈣的需求對所述二氧化碳氣流的進料進行調(diào)節(jié)。較佳的是，將所述有 機物質(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 形成的二氧化碳氣流，從而減少排放量?；蛘?，所述有機物質(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)域進行，以縮短運輸距離。圖1顯示了本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，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。對合成氣混合物3進行化學(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和二氧化碳氣流7。將合成氣流6輸送 到費_托合成8，由此制得生物燃料9。將二氧化碳氣流7直接引入造紙機13，用于原位進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。或者沉淀法碳酸 鈣也可以通過間歇法制備。一方面向造紙機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。 在一個更優(yōu)選的情況下，使用購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。以下實施例僅僅用來進一步舉例說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員鑒于以上說明書的 指導(dǎo)能夠通過許多其它的方式在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)利用本發(fā)明，以利用有機物質(zhì)的加 氧氣化產(chǎn)生的二氧化碳氣流。實施例1生物物質(zhì)的氣化對采伐過程中形成的基于木材的副產(chǎn)品，例如在疏伐時移除的樹木、樹樁、根、枝、 灌木和樹皮，進行碾碎和干燥。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生物物質(zhì)進行處理，從而制得包含一氧化碳、氮氣和二氧化碳的 合成氣混合物，使該混合物冷卻，然后進行純化。然后采用必需的化學(xué)處理和物理處理對合 成氣進行純化，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_托反應(yīng)器中以形成FT燃料。對費-托合成的條件進行選擇，以達到所需的烴鏈長度。 將合成氣混合物的純化過程中作為副產(chǎn)物形成的二氧化碳氣流用于鈣的碳酸鹽化。二氧化 碳中的氮氣含量小于1重量％，其壓力為30巴。實施例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)用作填料的時候，將碳酸鹽化的鈣加入造紙機的短回路中，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。實施例3沉淀法碳酸鈣的間歇式制造 通過間歇法，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)域進行。將一 部分沉淀法碳酸鈣儲存起來，用于另外的紙張和紙板制造工藝。
權(quán)利要求
在有機物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳氣流用于對來自包含鈣離子的液體中的鈣進行碳酸鹽化的應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳氣流的應(yīng)用，其特征在于，所述二氧化碳氣流是作為 合成烴鏈制備的副產(chǎn)物形成的。
3.如權(quán)利要求2所述的二氧化碳氣流的應(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所述的二氧化碳氣流的應(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_托合成。
5.如以上權(quán)利要求中任一項所述的二氧化碳氣流的應(yīng)用，其特征在于，所述有機物質(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所述的二氧化碳氣流的應(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，例如在疏伐時移除的樹木、樹樁、根、枝、灌木和樹皮。
7.如以上權(quán)利要求中任一項所述的二氧化碳氣流的應(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)利要求中任一項所述的二氧化碳氣流的應(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)利要求中任一項所述的二氧化碳氣流的應(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)利要求中任一項所述的二氧化碳氣流的應(yīng)用，其特征在于，所述二氧化碳 氣流中的氮氣含量小于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％。
11.如以上權(quán)利要求中任一項所述的二氧化碳氣流的應(yīng)用，其特征在于，所述鈣在連續(xù) 反應(yīng)器中進行碳酸鹽化。
12.如權(quán)利要求11所述的二氧化碳氣流的應(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中任一項所述的二氧化碳氣流的應(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)器中進行碳酸鹽化。
14.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的二氧化碳氣流的應(yīng)用，其特征在于，所述鈣在造 紙工藝中原位進行碳酸鹽化。
15.如以上權(quán)利要求中任一項所述的二氧化碳氣流的應(yīng)用，其特征在于，將所述有機物 質(zhì)的氣化與鈣的碳酸鹽化整合，以便能夠利用產(chǎn)生的二氧化碳氣流。
16.如權(quán)利要求1-14中任一項所述的二氧化碳氣流的應(yīng)用，其特征在于，所述有機物 質(zhì)的氣化以及鈣的碳酸鹽化在相同的工廠區(qū)域進行，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，用氧氣使得有機物質(zhì)氣化，以使得鈣被碳酸鹽化，使得產(chǎn)生的二氧化碳氣流與包含鈣離子的液體反應(yīng)，以及在制造紙張或紙板的過程中，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，所述二氧化碳氣流是在制備合成烴鏈的 過程中作為副產(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，通過所述加氧氣化制得的合成氣混 合物通過需要對該合成氣混合物加壓的物理純化進行純化，以及/或者通過費_托合成形 成所述合成烴鏈。
21.如權(quán)利要求17-20中任一項所述的方法，其特征在于，所述有機物質(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，例如在疏伐時移除的樹木、樹樁、根、枝、灌木和樹皮。
23.如權(quán)利要求17-22中任一項所述的方法，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％。
24.如權(quán)利要求17-23中任一項所述的方法，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。
25.如權(quán)利要求17-24中任一項所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳氣流包含小于 Ippm的硫l。
26.如權(quán)利要求17-25中任一項所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳氣流中的氮氣 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)所述二氧化碳氣流的使用。
28.如權(quán)利要求17-27中任一項所述的方法，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中任一項所述的方法，其特征在于，將有機物質(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)生的二氧化碳氣流。
34.如權(quán)利要求17-32中任一項所述的方法，其特征在于，所述有機物質(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)域進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及有機物質(zhì)的加氧氣化中產(chǎn)生的二氧化碳氣流用于對來自包含鈣離子的液體中的鈣進行碳酸鹽化的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及一種紙張或紙板的制造方法，其中用氧氣對有機物質(zhì)進行氣化以使得鈣碳酸鹽化，使得制得的二氧化碳氣流與含鈣離子的液體反應(yīng)，然后在造紙過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C10J3/84GK101802141SQ200880107048
公開日2010年8月11日 申請日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者E·庫卡馬基, M·卡爾森, P·約凱拉 申請人:芬歐匯川集團