[发明专利]用于在纸浆厂生产生物甲醇的方法

说明书

本发明描述了一种从甲醇冷凝物生产甲醇的方法和系统。在一个优选的实施例中，这些冷凝物是来自化学纸浆厂和多种废物来源的生物甲醇冷凝物，用于生产纯化的生物甲醇。纸浆冷凝物富含甲醇并且含有许多其他污染物。目前，大多数化学纸浆厂，例如硫酸盐纸浆厂，使用蒸汽汽提来去除和浓缩甲醇并且在现场将甲醇与污染物一起燃烧。描述了包括空气汽提、蒸汽汽提、蒸馏以及反渗透的多种处理的组合以获得适合于出售或现场使用的纯化的生物甲醇。

发明背景

发明领域

本发明描述了一种用于从甲醇冷凝物生产高度纯化的甲醇的方法和系统，其中在一个优选的实施例中，该甲醇冷凝物是来自生物质来源的生物甲醇。

现有技术说明

化学纸浆厂，包括硫酸盐纸浆厂，在制浆过程中产生相当数量的冷凝物。冷凝物含有若干种不希望的化合物，这些化合物使得未经处理它们的再循环和再利用是不可能的。冷凝物通常是在黑液蒸发和蒸煮器区域中产生的。甲醇冷凝物也可以从其他来源例如纸浆和城市废物获得。

据报道，在硫酸盐纸浆厂中产生的冷凝物含有若干种挥发性有机化合物(VOC)、总还原硫(TRS)化合物、以及痕量的黑液。已经在来自硫酸盐纸浆厂的污冷凝物中检测到超过150种化合物(Niemela，K.，来自污冷凝物汽提的精馏甲醇中的硫氮化合物(Sulfur andNitrogen Compounds in Rectified Methanol from Foul Condensate Stripping)，PAPTAC/TAPPI国际化学品回收学术会议论文集，查尔斯顿，南卡罗来纳州，6月6-11日，2004年)。报道的主要总还原硫(TRS)化合物是硫化氢(H2S)、甲硫醇(CH3SH)、二甲基硫(CH3SCH3)、以及二甲基二硫(CH3SSCH3)。这些TRS化合物具有恶臭并且它们直接排放到环境空气中或废水处理系统中可能会引起来自工厂附近的社区对臭味的担忧和/或可能导致该工厂超过关于这些化合物的排放限值。其他VOC包括甲醇、乙醇、丙酮、以及萜烯。甲醇是目前硫酸盐纸浆厂冷凝物中的主要VOC。

硫酸盐纸浆厂中的主要污冷凝物处理方法包括空气和蒸汽汽提。空气汽提仅去除TRS化合物并且需要在质量基准上3％-5％的空气与冷凝物比率。气态流然后在锅炉、窑、或者焚化炉中燃烧。TRS去除效率是进料溶液的温度和pH的函数。总体上，这种方法去除了存在于冷凝物中超过90％的TRS化合物。在北美只有少数工厂对他们的冷凝物进行空气汽提。

蒸汽汽提是纸浆和造纸工业中的主要冷凝物处理方法。为了去除进料流中大部分的TRS化合物和大部分的甲醇，需要在质量基准上15％-20％的蒸汽与冷凝物比率。这些TRS化合物、松节油(软木纸浆厂)和甲醇集中在汽提器废气(SOG)中。这些气体通常在回收锅炉、动力锅炉、石灰窑、或在专用焚化炉中燃烧。

市场上的大多数甲醇是从天然气通过蒸汽重整生产的。在此过程中，天然气首先转化为由CO、CO2、H2O、以及H2组成的合成气。然后将这些气体催化转化成甲醇。事实上，甲醇可以从可以转化成合成气的任何来源生产，例如生物质、农业残余物、城市和工业废物、以及其他原料。这些步骤发生在高温和高压下。含有甲醇、水、以及其他高沸点物(boiler)的粗产物通过蒸馏纯化。可以加入氢氧化钠以减少碳钢腐蚀并避免昂贵的冶金法。氢氧化钠与存在于粗甲醇中的有机酸反应并减少了它们在甲醇最终产品中的浓度水平。

若干专利如美国专利5,063,250、5,387,322、6,214,176，描述了从甲烷蒸汽重整获得的粗甲醇的蒸馏。

美国专利5863391描述了一种通过使用萃取蒸馏去除乙醛来纯化甲醇的方法。在此情况下使用了乙基乙二醇来提高乙醛的挥发性。