專利名稱：由倍半硫酸鈉溶液獲得妥爾油的工藝的制作方法
技術領域：
本技術涉及林業(yè)領域，更具體地涉及由避免使用硫酸的工藝生產(chǎn)妥爾油。
背景技術：
目前，在紙漿廠中的妥爾油(tall oil)生產(chǎn)主要由化學品以及在該工藝中所要求的木材的品質調節(jié)。用來生產(chǎn)妥爾油的主要化學消耗品是硫酸，取決于皂的品質每噸粗妥爾油需要大約200-300kg，這提高了該工藝的成本。而且，木材類型對妥爾油品質具有影響，這是因為不同的木材產(chǎn)生不同類型的樹脂酸、脂肪酸、不皂化物，并且因而產(chǎn)生不同量的妥爾油。通常，較老的樹和生長較緩慢的樹產(chǎn)生較多的樹脂酸。生產(chǎn)妥爾油的工藝使用具體地由制漿工藝產(chǎn)生的黑液所獲得的妥爾油皂，其在一定的時間和溫度條件下與硫酸反應。此反應促進接近12的溶液pH值降低至低于8的值。在此pH值水平，酸化的粗妥爾油通過離心法被分離成兩個物流粗妥爾油(較輕的相)和鹽水(主要是硫酸鈉和木質素(含有硫化氫))。另外，常常影響工業(yè)的經(jīng)濟性的重要因素是化學品的價格。出于這些原因，需要開發(fā)生產(chǎn)妥爾油的新工藝，該新工藝應當能夠降低與化學品的使用有關的成本并且獲得高品質的妥爾油。使用硫酸作為酸化劑降低了妥爾油的品質，但唯一實際的替代方案是使用硼酸，它是一種弱酸，但其成本高并且干擾制漿工藝，由于此原因而仍然使用硫酸。皂的有效回收可提高在Kraft紙漿廠中的化學回收。同時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，低成本添加劑如木素磺酸鹽的使用可提高妥爾油廠的收益和效率。其它一些研究指出，一種降低H2SO4消耗的選項在于包括皂預處理步驟，在其中其與二氧化碳反應。這通過一種反應實現(xiàn)，其中二氧化碳被溶解在水中以形成碳酸。該酸與皂反應，降低混合物的pH值，導致分離成兩相奶油狀外觀的皂以及碳酸氫鈉(在其中溶解有黑液的成分)。通過使用此工序可以實現(xiàn)對于酸化妥爾油皂所需的硫酸的最高達30%的替代。而且，在漂白木質紙漿廠中產(chǎn)生二氧化氯(ClO2),其被用在紙漿漂白工藝中。在二氧化氯發(fā)生器中產(chǎn)生第二物流，其固體被機械除去，該固體對應于倍半硫酸鈉酸式鹽(Na3H(SO4)2)。這種副產(chǎn)物具有接近I的pH值，使得其處理在工作水平上變得復雜。為此原因，目前在紙漿廠中被認為是殘渣，它必須利用氫氧化鈉進行中和以將其調節(jié)到堿性PH值，并且因而在將其在回收鍋爐中烘烤之前將其引入至黑液中，或者在一些情況下其被送到要處置的排放物中。在主要專利局中在全球范圍內和全國范圍內進行了檢索，所發(fā)現(xiàn)的涉及本項技術的主要文獻描述如下題為“方法”的美國專利申請2008/0214796A1涉及用于控制紙漿廠中的鈉和硫的平衡的方法，同時提供用于從黑液中分離木質素的工藝。根據(jù)在該申請中所述的，可以在該工藝的一個步驟中使用來自二氧化氯廠的倍半硫酸鈉作為用于調節(jié)混合物的pH值的試齊IJ。工藝步驟如下所示(a)通過使用二氧化碳酸化黑液進行木質素的沉淀；(b)將木質素濾餅懸浮并且通過添加來自二氧化氯廠的倍半硫酸鈉或者硫酸調節(jié)PH值水平；(C)過濾在前個步驟中獲得的溶液；并且(d)pH值調節(jié)。另一方面，在需要時可提高在步驟(b)中添加的酸的量并且因此使用其以用于酸化妥爾油皂并且產(chǎn)生妥爾油。此文獻既沒有涉及也完全沒有再現(xiàn)我們的技術，因此專利性要求沒有受到影響。

發(fā)明內容
本項技術涉及由倍半硫酸鈉生產(chǎn)妥爾油的工藝和方法。這種方法主要基于使用倍半硫酸鈉溶液以用于酸化妥爾油皂并且生產(chǎn)妥爾油。這種創(chuàng)新能夠減少在妥爾油廠中硫酸的使用，因為這種化學品可以被倍半硫酸鈉溶液替換最高達100%，獲得適合用作燃料的妥爾油。由于倍半硫酸鈉是副產(chǎn)物，其目前未被利用，其低pH值是其主要性質，因此需要將其標準化以使其能夠用在妥爾油廠中。這需要通過添加水制備倍半硫酸鈉溶液并且因而進行與妥爾油皂的反應。


該工藝包括以下步驟(參見圖1)1.確定倍半硫酸鈉溶液的濃度；2.使倍半硫酸鈉溶液與妥爾油皂反應；并且3.分離妥爾油和鹽水相。
具體實施例方式1.確定倍半硫酸鈉溶液的濃度為了進行與妥爾油皂的反應，首先必須確定適合于酸化該皂的倍半硫酸鈉溶液的濃度。為此使用來自二氧化氯生產(chǎn)工藝的倍半硫酸鈉酸式鹽(I)以及水(2)，并且制備具有不同倍半硫酸鈉濃度的溶液。之后，每種溶液經(jīng)歷結晶化試驗，該結晶化試驗在于降低該溶液的溫度，直至達到其開始結晶的溫度，該溫度可以是20-30° C。進行妥爾油皂酸化的該溶液的濃度為30-50%重量，優(yōu)選35% -45%重量。在低于30%的濃度下，該溶液在相當?shù)偷臏囟认陆Y晶，因而并不是運行可行的。另一方面，在大于50%重量倍半硫酸鈉鹽的濃度下，其不是溶解的。在進行與妥爾油皂的反應之前，該倍半硫酸鈉溶液具有1. 0-1. 4的pH值水平，并且該溶液的溫度應當優(yōu)選為40-70° C。2.倍半硫酸鈉溶液與妥爾油皂之間的反應一旦制備了倍半硫酸鈉溶液，則進行濃度為20-70%重量的妥爾油皂(4)與比率為30% -80%，優(yōu)選50-60%重量倍半硫酸鈉溶液的倍半硫酸鈉溶液(3)之間的反應。反應最佳溫度為50-200° C，優(yōu)選90-150° C。反應時間為1_30分鐘，優(yōu)選5_20分鐘。在應用這些操作條件之后，獲得接近50%的收率。3.妥爾油和鹽水相的分離在該反應之后，獲得包含兩相的溶液妥爾油(5)以及包含硫酸鈉、木質素和硫酸鈣的鹽水(6)。為了實現(xiàn)良好的相分離，該溶液必須經(jīng)歷離心工藝，其速度為
I,300-1，800rpm,時間為1-30分鐘，優(yōu)選2 - 20分鐘。為確保最佳妥爾油，對于妥爾油和鹽水二者來說必須要保持的性質是:鹽水pH值，其可以是2.0-5.0，優(yōu)選3.0-4.0 ;在妥爾油的情況下，加熱值必須為8，000-10, 000kcal/kg，優(yōu)選 9，000-9, 500kcal/kg 并且溫度必須為 50-80° C，以保持粘度；在這些條件下防止了灰分的形成，這確保了在離心之后的良好相分離。因而可以由在二氧化氯生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的副產(chǎn)物獲得妥爾油，這允許在一定操作條件下生產(chǎn)具有適合用作燃料的性能的妥爾油。應用實施例下面描述由倍半硫酸鈉與妥爾油皂之間的反應生產(chǎn)妥爾油的工藝:a)倍半硫酸鈉溶液濃度的確定我們在從30%到40%的不同重量百分數(shù)下的倍半硫酸鈉溶液中進行結晶試驗。表N。I顯示所獲得的結果。表N。1:倍半硫酸鈉溶液濃度的確定
權利要求
1.用于獲得可用作燃料的妥爾油的工藝，其特征在于，該工藝包括以下步驟: a)確定倍半硫酸鈉溶液的濃度； b)使倍半硫酸鈉溶液與妥爾油皂反應；并且 c)分離妥爾油和鹽水相。
2.權利要求1的用于獲得可用作燃料的妥爾油的工藝，其特征在于，在步驟(a)中，倍半硫酸鈉溶液的濃度必須為30-50 %重量，優(yōu)選35 % -45 %重量，并且pH值水平為1.0-1.4，溫度優(yōu)選為 40-70° C。
3.權利要求1的用于獲得可用作燃料的妥爾油的工藝，其特征在于，在步驟(b)中，倍半硫酸鈉溶液以30% -80%重量，優(yōu)選50-60%重量的比率與20-70%重量的妥爾油皂反應，反應溫度為50-200° C，優(yōu)選90-120° C，時間為1-30分鐘，優(yōu)選5_20分鐘。
4.權利要求1的用于獲得可用作燃料的妥爾油的工藝，其特征在于，在步驟(c)中，獲得妥爾油與鹽水的分離，后者由硫酸鈉、木質素和硫酸鈣構成并且具有2-5的pH值水平。
5.權利要求1和4的用于獲得可用作燃料的妥爾油的工藝，其特征在于，為了分離妥爾油和鹽水，溶液必須以 1，300-1，800rpm的速度離心1_30分鐘，優(yōu)選2_20分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過妥爾油皂與倍半硫酸鈉溶液的反應生產(chǎn)妥爾油的工藝。該工藝包括以下步驟(a)確定倍半硫酸鈉的濃度；(b)使倍半硫酸鈉溶液與妥爾油皂反應；并且(c)分離妥爾油和鹽水相。
文檔編號D21C11/00GK103080416SQ201180032212
公開日2013年5月1日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者J·P·雷東卡尼夫魯 申請人:康塞普西翁大學, 纖維明星有限公司