흑주

Black liquor
흑주 샘플

공업화학에서 흑액은 펄프재를 종이펄프로 소화하여 리그닌, 헤미셀룰로스 및 기타 추출물을 목재에서 제거하여 셀룰로오스 [1]섬유를 제거할 때 크래프트 공정에서 발생하는 부산물이다.

아황산염 공정에서 동등한 물질을 보통 갈색 술이라고 부르지만, 붉은 술, 진한 술, 아황산 술이라는 용어도 사용됩니다.

구성.

1톤의 펄프를 [2]제조하는 과정에서 약 7톤의 흑색 액체가 생산됩니다.

검은 액체는 리그닌 잔류물, 헤미셀룰로오스 및 이 과정에서 사용되는 무기 화학 물질의 수용액입니다.블랙 리큐어는 고형분 중 15%로 구성되며, 이 중 3분의 2는 유기 화학 물질이고 나머지는 [3]무기 물질입니다.보통 검은 술의 유기물은 비누 [4]40~45%, 리그닌 35~45%, 기타 유기물 10~15%입니다.

검은 액체에 포함된 유기물은 [1]나무에서 추출된 수분/알칼리 용해성 분해 성분으로 구성되어 있습니다.리그닌은 황 함량이 1~2%, 나트륨 함량이 건조 고형물의 약 6%인 짧은 조각으로 분해된다.셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스를 지방족 카르본산 비누 및 헤미셀룰로오스 단편으로 분해한다.추출물은 높은 오일 비누와 천연 테레빈유를 제공합니다.비누에는 약 20%의 나트륨이 함유되어 있습니다.

잔류 리그닌 성분은 현재 가수 분해 또는 열분해 변환 또는 연소에만 사용됩니다.반혈구증은 다른 방법으로 발효 과정을 겪을 수 있다.

역사

초기의 크래프트 펄프 공장은 검은 술을 물통에 배출했다.검은 술은 수생 생물에게 상당히 독성이 있고 물속에서는 매우 어두운 카라멜 색을 유발한다.1930년대 초 G.H. Tomlinson에 의한 회수 보일러의 발명은 크래프트 [5]공정의 발전에 획기적인 사건이었다.

1990년대까지 대부분의 크래프트 공장은 거의 모든 흑색 [6]주류 부산물을 소비하고 나머지는 생물학적 처리 공장에서 정화함으로써 매우 작은 [citation needed]하천을 제외하고는 폐수의 환경적 영향을 과학적 중요도 이하로 줄였습니다.심지어 21세기에도, 일부 작은 크래프트 공장은 모든 흑주를 배출하는 (하루 최대 몇 톤의 펄프를 생산) 남아있었다.하지만 이것들은 빠르게 사라지고 있다.특히 [citation needed]북미의 일부 크래프트 공장은 2007년에도 흑액의 98% 미만으로 회수되었으며, 이는 생물학적으로 처리되어도 환경 오염을 일으킬 수 있습니다.이러한 노후화된 공장은 [citation needed]현대화 또는 폐쇄되는 것이 일반적인 추세입니다.

사용.

검은 술은 크래프트 펄프 공장의 [7]굴착기로 공급되는 목재 에너지 함량의 절반 이상을 함유하고 있습니다.다효과 증발기에 의해 보통 65~80%까지 농축되며, 회수 보일러에서 연소하여 에너지를 생산하고 조리 약품을 회수합니다.농도가 올라갈수록 점도가 높아집니다.약 50~55%의 고형분에서는 소금 용해도 한계에 [8]도달한다.높은 기름은 증발기로 이동하기 전 또는 첫 번째 증발기 단계 후에 탈지하여 검은 술과 분리되는 중요한 부산물이다.

펄프 밀의 에너지원

펄프 공장은 적어도 1930년대부터 [6]검은 액체를 에너지원으로 사용해 왔다.대부분의 크래프트 펄프 공장은 회수 보일러를 사용하여 생산되는 흑색 액체의 대부분을 회수하고 연소시키고 증기를 발생시키며 조리 화학 물질(제지에 필요한 셀룰로오스 섬유에서 리그닌을 분리하는 데 사용되는 수산화 나트륨 및 황화나트륨)을 회수합니다.이를 통해 제지 공장은 물 배출 문제를 줄이고, 회수 및 재사용을 통해 화학물질 사용을 줄이며, 자체 전력 수요의 평균 66%를 현장에서 생산함으로써 에너지를 거의 자급자족할 수 있게 되었습니다.

미국에서는 제지회사들이 1990년대 [6]이후 생산하는 거의 모든 흑주를 소비해 왔다.그 결과, 산림 제품 산업은 연간 약 28.5테라와트 시간의 전기를 생산하면서 탄소 중립 재생 에너지 분야에서 미국의 선도적인 발전업체 중 하나가 되었다.

바이오 연료 공급 원료로 사용

가스화

가스화에 사용되는 검은 술

검은 술의 에너지를 회수하고 이용하는 새로운 에너지 낭비 방법이 개발되었습니다.흑액 가스화를 사용하면 기존 회수 보일러보다 전반적으로 높은 에너지 효율을 달성하는 동시에 이 술로부터 에너지가 풍부한 신가스를 발생시킬 수 있습니다.신가스는 가스터빈 복합 사이클에서 연소하여 전기를 생성하거나(일반적으로 흑액 가스화 복합 사이클의 경우 BLGCC로 불리며, IGCC와 유사), 촉매 과정을 통해 메탄올, 디메틸 에테르(DME), 또는 F-T 디젤(일반적으로 흑액 가스화 모터의 경우 BLGMF로 불린다) 등의 화학 물질이나 연료로 변환할 수 있습니다.s) 이 가스화 기술은 현재 스웨덴 피테오에 있는 Chemrec의 테스트[9] 시설의 3MW 파일럿 공장에서 가동되고 있습니다.DME 합성 단계는 2011년에 유럽 위원회의 제7 프레임워크 프로그램(FP7)과 [10]스웨덴 에너지청의 지원을 받는 "BioDME" 프로젝트에 추가될 예정이다.

바이오 연료 생산에 사용되는 블랙 리큐 가스화 경로는 매우 높은 변환 효율성과 온실가스 감소 [11]잠재력을 가지고 있는 것으로 나타났다.

열수 액상화

열수 액상화는 높은 수분 [12]투입량을 처리하는 공정의 능력으로 인해 흑액을 첨단 바이오 연료로 전환하는 데 적합하다.

리그닌 추출

회수 보일러 용량이 제한되고 펄프 제분소의 병목 현상이 발생하는 경우, 흑색 액체의 리그닌은 이례적으로 수출되거나 제분소의 라임 가마에서 연료로 사용될 수 있으며, 따라서 화석 기반 연료를 바이오 연료로 대체하는 경우가 많습니다.

미국세액공제 2007-2010

2005년 미국 의회가 교통 부문에서 탄화수소에서 파생된 액체 대체 연료의 사용을 보상하고 지원하기 위해 2005년 고속도로 법안의 일부로 만든 세액 공제는 2007년에 바이오매스에서 파생된 액체 대체 연료의 비이동적 사용을 포함하도록 확대되었다.이 변화는 생선 가공업자, 동물 대여업자, 육류 포장업자 외에 크래프트 펄프 생산자들이 에너지를 만들기 위해 검은 술을 생산하고 사용한 결과로 세금 공제를 받을 수 있게 되었다는 것을 의미했다.한 대기업(International Paper)의 [6][13]이익은 무려 37억달러에 달할 수 있습니다.Weyerhauser는 2009년 5월에 세액공제를 [14]추진하고 있다고 발표했다.몇몇은 종이 산업 analysts[15]은 화석 연료 사용은 증가했지만, 산업은 법의 화석이 부채질하는 일밖에 안된 요건이며 이후 회사m.다 관계 없이, 이 화석 연료 사용에 망 증가시키지 않는다고 반박했다 석유 대체 연료 믹스 공제를은 제지 업계의 적격성을 비난했다의 전에ly는 이미 검은 액체인 천연가스와 혼합된 기존 화석 연료를 가솔린, 등유 또는 디젤이라는 법률에 명시된 세 가지 연료 중 하나로 대체했습니다.흑주에 대한 바이오 연료 크레딧은 2010년 1월 1일에 종료되었다.

레퍼런스

  1. ^ a b Stenius, Per, ed. (2000). "2". Forest Products Chemistry. Papermaking Science and Technology. Vol. 3. Helsinki, Finland: Fapet OY. pp. 62–78. ISBN 978-952-5216-03-5.
  2. ^ Biermann, Christopher J. (1993). Essentials of Pulping and Papermaking. San Diego: Academic Press, Inc. ISBN 978-0-12-097360-6.
  3. ^ 펄핑 및 제지 핸드북, 1996, ISBN 0-12-097362-6
  4. ^ Speight, James G. (2019-01-01). "Upgrading by Gasification". Heavy Oil Recovery and Upgrading. Gulf Professional Publishing. pp. 559–614. doi:10.1016/b978-0-12-813025-4.00013-1. ISBN 978-0-12-813025-4.
  5. ^ E. Sjöström (1993). Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. Academic Press.
  6. ^ a b c d Mufson, Steven (March 28, 2009). "Papermakers Dig Deep in Highway Bill To Hit Gold". The Washington Post. Retrieved 2009-06-03.
  7. ^ 제지산업연구센터(CPB)IS)
  8. ^ Empie, H. Jeff (2009). Fundamentals of the craft recovery process. USA: Tappi Press. p. 7. ISBN 978-1-59510-186-0.
  9. ^ Chemrec Archived 2010-08-11 Wayback Machine 웹사이트
  10. ^ BioDME 프로젝트 웹사이트
  11. ^ 유럽 맥락에서 미래 자동차 연료 및 파워트레인에 대한 Well-to-Wheels 분석 2011-03-04년 Wayback Machine EUCAR/Concawe/JRC Well-to-Wheels Report Version 2c, 2007년 3월
  12. ^ Kosinkova, Jana; Ramirez, Jerome; Nguyen, Jenny; Ristovski, Zoran; Brown, Richard; Lin, Carol; Rainey, Thomas (10 Sep 2015). "Hydrothermal liquefaction of bagasse using ethanol and black liquor as solvents" (PDF). Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 9 (6): 630–638. doi:10.1002/bbb.1578.
  13. ^ "International Paper Provides Update on Alternative Fuel Credits". International Paper. March 24, 2009. Archived from the original on July 14, 2012. Retrieved 2009-06-03.
  14. ^ "Weyerhaeuser says applied to become qualified as alternative fuel mixer". CNBC. May 5, 2009. Retrieved 2009-06-03.[데드링크]
  15. ^ Dizikes, Cynthia (April 24, 2009). "Paper firms reap billions from tax credit — but should they?". MinnPost. Retrieved September 19, 2021.