СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЧЕРНОГО ЩЕЛОКА Российский патент 2019 года по МПК D21C11/12 

Настоящее изобретение относится к способу обработки черного щелока. В частности, изобретение относится к способу получения газа пиролизованного черного щелока, который может быть обработан далее.

Предпосылки создания изобретения

В способе пульпирования бумаги древесная щепа обрабатывается в системе варочного котла с разделением целлюлозных волокон и удалением лигнина, который связывает волокна вместе в природном состоянии древесины. Варка древесной щепы с использованием тепла и химических веществ является общеизвестной практикой в промышленности. В так называемом «крафт-способе» древесная щепа и щелочной варочный щелок вводятся в варочный котел, создающий пульпу и черный щелок, который является лигнинсодержащей растворимой частью. После способа варки полученные пульпа и черный щелок разделяются. Пульпа содержит целлюлозные волокна и обычно обрабатывается дополнительно с получением бумаги. Черный щелок содержит лигнин, гемицеллюлозу, неорганические соли и другие извлекаемые компоненты. Черный щелок может быть выведен из варочного котла и может быть обработан дополнительно за счет сжигании в специальных извлекающих бойлерах для получения энергии и извлечения соли, которая может использоваться снова в крафт-способе. Некоторая часть черного щелока может использоваться для извлечения лигнина. Лигнин затем может быть деполимеризован до соответствующего алкилфенола (простые эфиры), который может реагировать дополнительно и использоваться для отдельных применений.

Имеются некоторые другие пути переработки черного щелока, известные в технике. Черный щелок содержит энергетически ценные большие ароматические структуры, такие как лигнин, и переработка черного щелока осуществляется с получением энергии. В зависимости от способа переработки черного щелока, кроме энергии, дополнительно получают различные композиции соединений или различные концентрации композиций. Газификация черного щелока, использующая воздух или кислород в качестве газификационной среды, используется для получения таких соединений, как синтетический газ. Синтетический газ может быть дополнительно переработан с получением биотоплива для автомобилей и других промышленных применений или может быть каталитически преобразован в МеОН, простой диметиловый эфир, или другие высокомолекулярные и более ценные органические молекулы.

Хотя обработанный черный щелок нашел применения на различных рынках, имеется еще потребность в создании других путей переработки черного щелока. Много исследований было проведено по обработке черного щелока для извлечения соли иными путями, чем использование извлекающего бойлера. Недостатком является то, что введение в действие части существующих целлюлозных заводов становится избыточным.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является получение способа обработки черного щелока, который может быть осуществлен на существующем крафт-бумажном производстве, и поэтому достаточно черного щелока остается доступным для извлечения соли для способа пульпирования древесной щепы.

Кроме того, целью настоящего изобретения является создание способа обработки черного щелока с тем, чтобы обработанный черный щелок обеспечивал вещества, которые можно было использовать в некоторых промышленных применениях.

Кроме того, целью настоящего изобретения является создание нового и непрерывного способа обработки черного щелока с тем, чтобы остатки и потоки энергии, высвободившейся в процессе обработки, оптимально использовались в других способах и в существующем способе получения бумаги.

Указанные цели среди других целей могут быть достигнуты, по меньшей мере, частично, способом согласно пункту 1 формулы изобретения.

В частности, указанные цели могут быть достигнуты, по меньшей мере, частично первым аспектом согласно настоящему изобретению, причем способ обработки черного щелока содержит следующие стадии:

- обеспечение реактора с псевдоожиженным слоем, содержащего твердую массу, которая содержит твердые частицы, где твердая масса имеет такие температуру и теплоемкость, что черный щелок пиролизуется, и такие, что твердые частицы остаются псевдоожижающимися;

- обеспечение черного щелока и пропускание черного щелока в реактор с псевдоожиженным слоем с обеспечением реакции пиролиза черного щелока и с получением твердых частиц и газа пиролизованного черного щелока, где твердые частицы образуют часть твердой массы;

- отделение твердой массы от газа пиролизованного черного щелока;

- нагревание, по меньшей мере, первой части твердой массы;

- возвращение нагретой твердой массы в реактор с псевдоожиженным слоем для использования в реакции пиролиза;

- обработка газа пиролизованного черного щелока во втором реакторе с получением обработанного газа пиролизованного черного щелока;

- необязательно, абсорбция обработанного газа пиролизованного черного щелока;

- конденсация обработанного газа пиролизованного черного щелока, который был необязательно абсорбирован, с получением конденсата, тепла, высвобожденного в процессе конденсации, и остаточного газа;

- извлечение тепла и/или остаточного газа, высвобожденных в процессе конденсации или абсорбции.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение иллюстрируется, но не ограничивается последующей фигурой.

На фигуре 1 представлена схема способа пиролиза черного щелока согласно настоящему изобретению, в котором полученный газ пиролизованного черного щелока обрабатывается дополнительно с помощью катализатора.

Определения и термины

Черный щелок

Согласно настоящему изобретению черный щелок представляет собой растворимую часть, которая присутствует после того, как древесная щепа обрабатывается крафт-способом. В крафт-способе основная смесь, такая как смесь гидроксида натрия и сульфида натрия, или смесь гидроксида натрия и антрахинона (Soda-AQ), вводится в древесную щепу и варится в варочном котле, так что разрушаются связи, которые связывают лигнин с целлюлозой, что дает в результате целлюлозную пульпу, которая является нерастворимой в основной среде, и жидкость, черный щелок. Черный щелок содержит лигнин, фрагменты лигнина, гемицеллюлозу, углеводы от разрушения гемицеллюлозы, карбонат натрия, сульфат натрия и другие неорганические соли и воду. Обычно черный щелок имеет содержание сухого вещества 15% мас. Твердая масса черного щелока может быть измерена согласно методу испытания TAPPI T650OM-09.

Катализатор

Согласно данному изобретению катализатором является материал, который модифицирует и увеличивает скорость реакции без расходования в способе.

Пиролиз

Пиролиз в данном контексте означает термохимический способ, в котором питание подвергается воздействию высокой температуры, тогда как воздух, О₂ или водяной пар не вводится, и в котором тепло вводится в способ посредством твердого носителя, и посредством нагрева черный щелок разлагается на газ пиролизованного черного щелока и твердые частицы.

Абсорбция

Абсорбция представляет собой способ, в котором газовый поток приводится в контакт с жидкостью с целью обеспечения перехода некоторых газообразных компонентов из газа в жидкость, тогда как другие газообразные компонент не остаются в жидкости и выходят в абсорбер, где имеет место абсорбция.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение теперь будет описано дополнительно. В последующих разделах различные варианты изобретения определяются более подробно. Определенный таким образом каждый аспект может быть объединен с любым другим вариантом, если ясно не указано обратное. В частности, любой признак, указанный как предпочтительный или выгодный, может быть объединен с любым другим признаком или признаками, указанными как предпочтительные или выгодные.

Прежде чем будет описан способ, используемый в изобретении, должно быть понятно, что данное изобретение не ограничивается описанными частными способами, компонентами или устройствами, т.к. такие способы, компоненты или устройства могут, конечно, варьироваться. Также должно быть понятно, что терминология, используемая здесь, не предназначена быть ограничивающей, поскольку объем настоящего изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения.

Ссылка по всему описанию на «один вариант» или «вариант» означает, что частные признак, структура или характеристика, описанные в связи с вариантом, являются включенными в, по меньшей мере, один вариант настоящего изобретения. Таким образом, появление выражений «в одном варианте» или «в варианте» в различных местах по всему данному описанию не являются обязательно всеми ссылками в таком же варианте, но могут быть. Кроме того, частные признаки, структуры или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом, как будет очевидно для специалиста в данной области техники из данного описания, в одном или более вариантов. Кроме того, тогда как некоторые варианты, описанные здесь, включают некоторые, но не другие признаки, включенные в другие варианты, комбинации признаков различных вариантов понимаются как находящиеся в объеме изобретения и образуют различные варианты, как будет понятно специалистам в данной области техники. Например, в последующей формуле изобретения любой заявленный вариант может использоваться в любой комбинации.

Согласно одному варианту настоящее изобретение относится к способу обработки черного щелока, который (способ) содержит следующие стадии:

- обеспечение реактора с ппсевдоожтженным слоем газ-твердые частицы, содержащего твердые частицы, псевдоожиженные газом (твердая масса), который содержит твердые частицы, где твердая масса имеет такие температуру и теплоемкость, что черный щелок пиролизуется, и такие, что твердые частицы остаются в состоянии, когда они остаются достаточно твердыми, так что по существу отсутствует агломерация в крупные образования, которые не псевдоожижаются;

- обеспечение черного щелока и пропускание потока черного щелока в реактор с псевдоожиженным слоем с обеспечением реакции пиролиза черного щелока и с получением твердых частиц и газа пиролизованного черного щелока, где твердые частицы образуют часть твердой массы;

- отделение твердой массы от газа пиролизованного черного щелока;

- нагревание, по меньшей мере, первой части твердой массы;

- возвращение нагретой твердой массы в реактор с псевдоожиженным слоем для использования в реакции пиролиза;

- обработка газа пиролизованного черного щелока во втором реакторе с получением обработанного газа пиролизованного черного щелока;

- необязательно, абсорбция обработанного газа пиролизованного черного щелока;

- конденсация обработанного газа пиролизованного черного щелока, который был необязательно абсорбирован, с получением конденсата, тепла, высвобожденного в процессе конденсации, и остаточного газа;

- извлечение тепла и/или остаточного газа, высвобожденных в процессе конденсации или абсорбции.

Авторами изобретения неожиданно было установлено, что при обработке черного щелока, который является жидкостью, пиролизом без введения катализатора образуются газ черного щелока и твердые частицы, где газ черного щелока еще содержит достаточное количество соединений с большой энергетической ценностью. Газ пиролизованного черного щелока содержит такие соединения, как водород, монооксид углерода, диоксид углерода, метановый синтетический газ, воду, углеводороды с олефиновой ненасыщенностью, кислородсодержащие соединения и мономерные и олигомерные ароматические соединения. Газ черного щелока может быть обработан дополнительно, например, посредством каталитической обработки, так что могут быть получены желаемые соединения, такие как мономерные ароматические соединения. Кроме того, поскольку катализатор не используется в процессе пиролиза, регенерация катализатора не требуется, и не требуется оборудование для регенерации.

Кроме того, авторами изобретения был найден непрерывный способ обработки черного щелока, в котором энергия, химические соединения и другой материал, которые высвобождаются, оптимально извлекаются в способе, принимая во внимание, что способ может использоваться на существующем целлюлозном производстве, так что минимальное количество избыточной энергии требуется для прогона способа, тогда как могут быть созданы ценные химические соединения. Твердые частицы, которые образуются в процессе пиролиза черного щелока, образуют часть твердой массы. Хотя твердая масса может содержать другие инертные твердые вещества, предпочтительно, что твердая масса содержит только материал, который происходит от пиролиза черного щелока, так что требуются только потоки от бумажного производства или способа изобретения. Твердая масса, главным образом, содержит уголь и соли, производные от черного щелока. После разделения твердой массы и газа пиролизованного черного щелока может потребоваться повторное нагревание твердой массы для того, чтобы увеличить его заметный нагрев и обеспечить тепло, требуемое для эндотермической реакции пиролиза. Авторами изобретения было установлено, что тепло и другие остатки, энергия которых может быть извлечена, высвобождаемые в других местах способа, могут быть использованы для доведения твердой массы до требуемой температуры. Действительно, тепло и другой остаток, высвобождаемые в процессе конденсации или абсорбции газа пиролизованного черного щелока или обработанного газа пиролизованного черного щелока могут, по меньшей мере, частично использоваться для доведения твердой массы до требуемой температуры. Твердая масса доводится для определенной температуры, которая является температурой, которая требуется для обеспечения пиролиза черного щелока. Не требуется, чтобы твердая масса дополнительно преобразовывалась, только функция нагревания доводит твердую массу до определенной температуры, так что температура является достаточно высокой, так что черный щелок пиролизуется, и такой, что твердые частицы остаются твердыми. Твердые частицы не начинают плавиться и, предпочтительно, по существу не агломерируются в крупные образования, которые не псевдоожижаются. Твердая масса возвращается в реактор с псевдоожиженным слоем, так что остается достаточно твердой массы в реакторе для осуществления пиролиза.

После пиролиза черного щелока обработанный газ пиролизованного черного щелока может быть, необязательно, абсорбирован. Абсорбция имеет место с использованием абсорбционного материала, которым может быть, например, смесь, содержащая алифатические, циклоалифатические или ароматические углеводороды. Абсорбирующий материал имеет высокое сродство к ценным соединениям в обработанном газе пиролизованного черного щелока. Соединения, имеющие меньшее сродство или не имеющие сродства к абсорбирующему материалу, такие как псевдоожижающий газ, монооксид углерода, диоксид углерода, вода, азот, не остаются в абсорбирующем материале.

Кроме того, часть тепла и остаточного газа, высвобожденные в процессе конденсации, могут использоваться для нагревания извлекающего бойлера или для нагревания других частей установки бумажного производства или даже окружающих установок. Извлекающий бойлер представляет собой установку, которая находится в большей части бумажной промышленности и извлекает соли из черного щелока для повторного использования снова для получения бумажной пульпы. Обычно извлечение солей имеет место при температуре выше 950°C, при которой соли начинают плавиться, которые соли могут быть выделены из черного щелока в извлекающем бойлере.

В одном варианте нагревание твердой массы, которое может быть выполнено в нагревателе твердых веществ, например, с помощью прямого сжигания или газификации в отдельной камере или с помощью непрямого нагревания или их комбинации, дает в результате высвобождение остатков нагревателя твердых материалов в форме газов. Указанные остатки могут быть извлечены и использованы в качестве источника энергии для нагревания извлекающего бойлера или для других частей бумагоделательной установки или даже других окружающих установок.

В одном варианте другая часть твердой массы, которая отделяется от газа пиролизованного черного щелока, может направляться в извлекающий бойлер. Соль в твердой массе может быть поэтому извлечена и повторно использована для получения бумажной пульпы, поэтому соль начинает плавиться и может быть отделена от угля. Предпочтительно, от 5 до 50% отделенной твердой массы поступает в извлекающий бойлер. Данный вариант имеет большее преимущество, чем уголь, который может считаться отработанным материалом в процессе пиролиза, используется для других ценных способов в бумагоделательной промышленности. Действительно, уголь, образованный в процессе пиролиза, может использоваться дополнительно для извлечения соли из твердой массы. В извлекающем бойлере уголь может использоваться как топливо и обеспечивает энергию для расплавления солей.

Предпочтительно, температура твердой массы является достаточно высокой, так что черный щелок пиролизуется, а твердое вещество остается твердым. Предпочтительно, температура является ниже температуры, когда сульфат или сульфид натрия начинает разлагаться, поэтому высвобождаются серосодержащие газы, такие как сульфид водорода, которые могут отравлять катализатор для обработки газа пиролизованного черного щелока. Температура пиролиза, предпочтительно, составляет выше 400°C, предпочтительно, выше 500°C. Предпочтительно, температура является ниже температуры, когда неорганические соединения, такие как соли, начинают плавиться. Предпочтительно, температура является ниже 1100°C, более предпочтительно, ниже 900°C. Пиролиз может выполняться в реакторе, имеющем температурный интервал от 400°C до 900°C, предпочтительно, температурный интервал 450°C-650°C. Как описано, твердая масса нагревается после того, как она отделяется, до определенной температуры, при которой обеспечивается и достигается пиролиз. Следовательно отделенная твердая масса нагревается до температуры от 450°C, предпочтительно, выше 500°C, 550°C или выше 600°C. Предпочтительно, температура предварительно нагретых твердых веществ является ниже температуры, когда неорганические соединения, такие как соли, начинают плавиться. Предпочтительно, температура является ниже 1100°C, более предпочтительно, ниже 900°C. Определение отдельной определенной температуры может зависеть от того, когда выполняется с газом пиролизованного черного щелока. Если газ пиролизованного черного щелока обрабатывается дополнительно с получением отдельных желательных соединений, выбор температуры будет зависеть от того, какие соединения в результате были улучшены из газа черного щелока. Специалисту в данной области техники будет понятно, что различные температуры приведут к различному составу газа пиролизованного черного щелока. Также тип другой обработки и тип катализатора, который будет использован в другой обработке, может влиять на отдельные температуру или температурный интервал, которые используются в пиролизе.

Предпочтительно, черный щелок подвергается быстрому пиролизу. Предпочтительно, пиролиз имеет место при давлении в интервале 0,5-5бар (50-500кПа).

Предпочтительно, псевдоожижающий газ вводится для создания достаточно высокой скорости в реакторе, так что питание черного щелока и твердый носитель образуют псевдоожиженный слой, и псевдоожижение и смешение питания черного щелока и твердой массы в реакторе могут иметь место. Псевдоожижающий газ является, предпочтительно, инертным газом. Подходящими псевдоожижающими газами являются азот, диоксид углерода и другие газы без или с небольшой химической реакционноспособностью в условиях пиролиза. Скорость газа составляет обычно 0,5-10м/с при рабочих температуре и давлении при поддержании времени пребывания газа в реакторе пиролиза ниже определенной продолжительности, обычно в интервале 1-10с, предпочтительно, менее 5с. Газ пиролизованного черного щелока течет через реактор, и твердая масса становится захваченной в потоке газа пиролизованного черного щелока. Твердые частицы затем выделяются из газового потока и улавливаются.

Предпочтительно, черный щелок, поступающий в реактор с псевдоожиженным слоем, имеет температуру в интервале 100-140°C и, более предпочтительно, около 120°C, когда он поступает в реактор с псевдоожиженным слоем. Температура ниже 100°C дает жидкость, которая является слишком вязкой, а температуры выше 140°С необходимо избегать, поскольку соединения в черном щелоке начинают полимеризоваться.

Предпочтительно, черный щелок должен подаваться в реактор горизонтально или вертикально с использованием форсунки под действием инертного газа поверх распределительной платы с промотированием образования дисперсных капель жидкости с размером в интервале 0,01-3мм, т.к. на реакцию пиролиза влияют физические элементы, такие как размер капель черного щелока, скорость нагревания пиролиза и увеличение капель. Капли, предпочтительно, имеют такой диаметр, что они пиролизуются до осаждения на стенки псевдоожиженного слоя.

Предпочтительно, черный щелок является крепким черным щелоком, который является черным щелоком, создаваемым крафт-способом, имеющим содержание твердого вещества около 15%, который сначала выпаривается до содержания твердого вещества более 70%, предпочтительно, более 80%, и, более предпочтительно, более 85% прежде, чем он поступает в реактор с псевдоожиженным слоем.

Газ пиролизованного черного щелока и твердая масса разделяются. Предпочтительно, разделение может быть выполнено любым известным способом с отделением газа от твердой массы. Такие способы включают в себя фильтрование (фильтрацию), электростатическую сепарацию, сепарацию под действием силы тяжести, инерции, центробежной силы, термофорез (термодиффузия) и/или их комбинацию. Предпочтительно, разделять газ пиролизованного черного щелока и твердую массу с использованием центробежной силы и инерции. Данная технология основана на извлечении твердых частиц при изменении направления потока газа, содержащего твердые частицы. Это обычно получается при использовании одного или более циклонов или отклоняющих устройств. За сепарацией с использованием одного или более циклонов или отклоняющих устройств может следовать электростатическая сепарация или другая технология удаления мелких частиц, если желательно.

Газ пиролизованного черного щелока может быть дополнительно переработан во втором реакторе. Предпочтительно, газ черного щелока обрабатывается каталитически в неподвижном слое или псевдоожиженном слое. Во втором реакторе газы пиролизованного черного щелока могут быть обогащены и могут быть преобразованы, например, в мономерные ароматические соединения. В ходе указанного способа могут быть получены некоторые коксы или углерод, которые могут засорять поры катализатора. Катализатор может регенерироваться периодически или непрерывно, и выделенное тепло может использоваться еще где-либо в установке, где требуется энергия. В процессе регенерации коксы или углерод могут быть преобразованы в монооксид углерода. Указанный монооксид углерода может использоваться еще где-либо в установке. Предпочтительно, монооксид углерода используется как топливо в извлекающем бойлере для расплавления соли в твердой массе. Каталитическая реакция имеет место при температуре в интервале 300-700°C, более предпочтительно, в интервале 400-600°C.

Газ пиролизованного черного щелока или обработанный газ пиролизованного черного щелока конденсируются. Предпочтительно, газы охлаждаются до температуры в интервале 80-110°C, предпочтительно, около 90°C. Как описано, тепло и остаточный газ, высвобожденные в процессе указанного способа охлаждения, могут быть извлечены для дальнейшего использования в установке целлюлозы и бумаги. Предпочтительно, энергия используется для нагрева нагревателя твердых веществ или для реакции пиролиза. В процессе стадии охлаждения некоторые соединения в виде паров конденсируются, и образовавшаяся жидкость отделяется от газа. Жидкая фракция может быть дополнительно фракционирована, и извлекаются желаемые соединения, такие как мономерные ароматические соединения, подобные бензолу, толуолу и ксилолу. В процессе конденсации СО₂ остается в газообразной фазе и выделяется из желаемых соединений.

Вышеуказанные и другие характеристики, признаки и преимущества настоящего изобретения становятся очевидными при рассмотрении в связи с прилагающимся чертежом, который иллюстрирует путем примера принципы изобретения. Данное описание приводится только для примера без ограничения объема изобретения. Ссылочные цифры, приведенные ниже, относятся к прилагаемому чертежу.

Фигура 1 иллюстрирует способ обработки черного щелока согласно настоящему изобретению. Черный щелок 10, предпочтительно, крепкий черный щелок, поступает в реактор 100 с псевдоожиженным слоем, содержащий твердую массу при температуре в интервале от 450°C до 900°C, которая твердая масса псевдоожижается в реакторе и подвергает черный щелок реакции пиролиза, создавая твердые частицы, образующие часть твердой массы, и газ пиролизованного черного щелока. Твердая масса и газ 11 пиролизованного черного щелока поступают в сепаратор, такой как циклон 200, где твердая масса в потоке, по существу, отделяется от газа. Газ 23 пиролизованного черного щелока поступает во второй реактор 500 для дальнейшей обработки. Второй реактор 500 может иметь псевдоожиженный слой катализатора или неподвижный слой катализатора. Катализатор может требовать периодической регенерации, и пиролизованный черный щелок может течь в другой реактор 600, содержащий такой реактор, так что весь способ может быть непрерывным. Тем временем катализатор в реакторе 500 регенерируется. Как только это имеет место, газ пиролизованнорго черного щелока может поступать снова в реактор 500, и в то же самое время катализатор может быть регенерирован в регенерационном реакторе 600. Потоки 51 или 61 газа обработанного пиролизованного черного щелока поступают в конденсатор 800. Поток газа охлаждается. Жидкость 82, которая образуется, может теперь содержать желаемые соединения, такие как олефины, нафталин, бензол, толуол, ксилол. Не весь газ обработанного пиролизованного черного щелока конденсируется. Газовый остаток, который остается после конденсации, и тепло, выделившееся в процессе конденсации 83 и 84, могут использоваться в качестве источника энергии в других местах способа. В процессе регенерации катализатора кокс на катализаторе может превратиться в монооксид углерода 62.

По меньшей мере, часть твердой массы 21, которая отделяется в сепараторе 200, поступает в нагреватель 300 твердого вещества, так что оно может нагреваться до желаемой температуры, так что твердая масса может использоваться снова в реакторе с псевдоожиженным слоем. Нагретая твердая масса 31 поступает затем в реактор 100 с псевдоожиженным слоем и подвергает черный щелок реакции пиролиза. Нагреватель твердого вещества использует энергию, которая высвобождается из других частей в способе, для нагревания твердой массы до определенной температуры. Тепло и остаточный газ, выделившиеся в процессе конденсации, могут (частично) поступать 83 в нагреватель твердого вещества для нагревания твердой массы. Также может требоваться избыточная энергия. Она может поступать от нагревателя 700, который нагревает, например, воздух 71, который может затем использоваться для нагревания твердой массы в нагревателе 72 твердого вещества. Тепло и остаточные газы, выделившиеся в процессе нагревания твердой массы 33, могут быть извлечены для нагрева извлекающего бойлера 400. По меньшей мере, часть тепла и остаточного газа, выделившихся в процессе конденсации 84, может также использоваться для нагрева извлекающего бойлера 400. Часть 22 твердой массы, которая отделяется от газа пиролизованного черного щелока, может подводиться в извлекающий бойлер 400, так что достаточно соли 41 может быть извлечено для использования в бумажном производстве. Монооксид углерода 62, который является потоком, выходящим из регенератора катализатора, может подаваться в извлекающий бойлер, где он может быть использован как топливо для расплавления солей в извлекающем бойлере.

Настоящее изобретение рассматривает способ обработки черного щелока, содержащий пиролиз черного щелока в реакторе с псевдоожиженным слоем с получением твердых частиц и газа пиролизованного черного щелока, нагревание твердой массы, возвращение нагретой твердой массы в реактор с псевдоожиженным слоем для использования в реакции пиролиза; конденсирование газа пиролизованного черного щелока с получением конденсата и извлечение тепла и остаточного газа, высвобожденного в процессе конденсации для нагревания твердой массы до определенной температуры, которая требуется для пиролиза. 16 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки черного щелока, который содержит следующие стадии:

- обеспечение реактора (100) с псевдоожиженным слоем, содержащего твердую массу, которая содержит твердые частицы, причем твердая масса имеет такие температуру и теплоемкость, что черный щелок пиролизуется, и такие, что твердые частицы остаются псевдоожижаемыми;

- обеспечение черного щелока (10) и пропускание потока черного щелока в реактор с псевдоожиженным слоем для обеспечения реакции пиролиза черного щелока и получения твердых частиц и газа (11) пиролизованного черного щелока, причем твердые частицы образуют часть твердой массы;

- отделение твердой массы (21) от газа (23) пиролизованного черного щелока;

- нагревание по меньшей мере первой части твердой массы (21);

- возвращение нагретой твердой массы (31) в реактор с псевдоожиженным слоем для использования в реакции пиролиза;

- обработка газа пиролизованного черного щелока во втором реакторе с получением обработанного газа (51) пиролизованного черного щелока;

- необязательно, абсорбция обработанного газа (51) пиролизованного черного щелока;

- конденсация обработанного газа (51) пиролизованного черного щелока, который был необязательно абсорбирован, с получением конденсата (82), тепла, высвобожденного в процессе конденсации, и остаточного газа (83 и 84);

- извлечение тепла и/или остаточного газа, высвобожденных в процессе конденсации или абсорбции (83 и 84).

2. Способ по п. 1, в котором нагревание по меньшей мере первой части твердой массы (21) происходит в нагревателе (300) твердого вещества, обеспечивающем нагретую твердую массу (31) и остаток (33) нагревателя твердого вещества, и причем твердая масса нагревается до определенной температуры.

3. Способ по п. 2, в котором определенная температура находится в интервале от 400 до 900°C, более предпочтительно в интервале от 450 до 650°C.

4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором остаток (33) нагревателя твердого вещества используется для нагревания извлекающего бойлера (400).

5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором обработка газа (23) пиролизованного черного щелока во втором реакторе (600) является каталитической обработкой газа пиролизованного черного щелока с использованием катализатора.

6. Способ по п. 5, в котором катализатор регенерируется в регенераторе (600) катализатора с выходом регенерированного катализатора и монооксида углерода (62).

7. Способ по п. 6, в котором монооксид углерода (62) подается в извлекающий бойлер (400).

8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором нереакционный псевдоожижающий газ добавляется в реактор с псевдоожиженным слоем, предпочтительно, для создания поверхностной скорости 0,5-10 м/с.

9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором по меньшей мере вторая часть твердой массы (22) обрабатывается в извлекающем бойлере (400) с получением извлеченной соли.

10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором реакция пиролиза проходит без катализатора.

11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором обеспеченный черный щелок (10) имеет температуру в интервале от 100 до 150°C, предпочтительно в интервале от 110 до 130°C и наиболее предпочтительно около 120°C.

12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором обеспеченный черный щелок (10) находится в форме капель с размером в интервале 0,01-3 мм, предпочтительно 0,1-2 мм.

13. Способ по любому из пп. 1-12, в котором обеспеченный черный щелок (10) представляет собой крепкий черный щелок, имеющий концентрацию твердой массы более 70%, предпочтительно более 80% и более предпочтительно более 85%.

14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором псевдоожиженный слой имеет температуру в интервале от 400 до 900°C, более предпочтительно от 450 до 650°C, и/или в котором пиролиз происходит при давлении в интервале от 0,5 до 5 бар.

15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором твердая масса и газ пиролизованного черного щелока разделяются в циклоне (21).

16. Способ по любому из пп. 1-15, в котором нагреватель (300) твердого вещества нагревает твердую массу (21) за счет внешнего нагревания (700).

17. Способ по любому из пп. 1-16, в котором извлеченное тепло и/или остаточный газ, высвободившийся в процессе конденсации или абсорбции (83 и 84), используются для нагревания по меньшей мере первой части твердой массы (21) и/или для использования в извлекающем бойлере (400).