CN101157459A

CN101157459A - 一种从蒸煮黑液中回收木素和碱的方法

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Publication number: CN101157459A
Application number: CNA2007100357555A
Authority: CN
Inventors: 马乐凡
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2007-09-17
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2027-09-17
Also published as: CN100528752C

Abstract

本发明涉及一种从碱法化学制浆蒸煮黑液中回收木素和碱的方法，它采用在蒸煮黑液中加入H₂SO₄溶液使其中的木素沉淀，分离得到高附加值的木素产品，接着在黑液中加入NaOH溶液调节pH值，然后经过蒸发、燃烧、苛化等过程回收其中的碱和热能。加入的H₂SO₄和NaOH反应生成Na₂SO₄，可部分或全部取代碱回收过程中补加的芒硝，转化成NaOH和Na₂S，作为蒸煮药品回用于生产。它解决了黑液用燃烧法回收碱和热能时没有合理利用其中的木素资源，常规酸析木素法又没有合理回收黑液中碱、热能，以及废液难以进一步处理的问题。本发明具有显著的经济效益、环境效益和社会效益；同时，本发明方法不会产生有害物质，无二次污染。

Description

一种从蒸煮黑液中回收木素和碱的方法

技术领域：

本发明涉及一种从碱法化学制浆蒸煮黑液中回收木素和碱的方法。

背景技术：

碱法化学制浆所得的蒸煮废液称为黑液，黑液中的固形物包括有机物和无机物，有机物主要是木素和碳水化合物的降解产物，无机物主要是蒸煮过程中加入的NaOH和Na₂S的转化产物。其中木素占黑液固形物重量的25％～35％，每吨化学浆可产生0.45～0.55吨木素。木素是一种高附加值的化工产品，已广泛用作表面活性剂、胶粘剂、絮凝剂、分散剂、混凝土减水剂、活性炭、染料添加剂、橡胶添加剂等，目前市场价格为2500～3000元/吨；黑液中无机物也可以采用合适的方法进行回收后循环用于蒸煮过程。但是如果将黑液直接排放，其污染十分严重，黑液对水体的污染负荷约占制浆造纸全过程所产生污染负荷的90％。因此，对黑液进行合理回收利用既可以充分利用资源，又可以保护环境。

目前研究开发的蒸煮黑液回收处理的方法比较多，如：碱回收法(燃烧法)、酸析木素法、电渗析法、膜分离法、湿裂解法、生化法等。

碱回收法是蒸煮黑液回收处理技术中最成熟、应用最广泛的方法，该法是将黑液蒸发浓缩后经过燃烧、苛化和白泥回收等过程，使黑液中的有机物转化成热能回用于生产过程，无机物转化成NaOH和Na₂S循环用于蒸煮，黑液进入燃烧炉前必须加入芒硝以补充制浆和碱回收过程中损失的硫和钠。木素的热值约为标准煤的2/3，目前煤的市场价格为300～500元/吨。该法没有将黑液中具有高附加值的木素分离利用，而是将其作为低价值的燃料燃烧，因此，没有充分合理地利用黑液中的木素资源。

酸析木素法是在蒸煮黑液中加入酸、SO₂或烟道气，使黑液的pH值降低，黑液中的木素沉淀析出，得到木素产品。目前研究的对酸析木素后黑液处理的方法主要有添加石灰乳液碱回收法、厌氧-好氧生物处理法、膜过滤法、絮凝沉淀法等。其中，添加石灰乳液碱回收法存在如下问题：①有机结合钠不能转化成NaOH，没有实现Na₂S的循环；②没有从黑液中去除碳水化合物的降解产物，回收的滤液不能循环使用；③过程生成较多的Ca₂SO₄沉淀，不能煅烧成生石灰循环回用，因此不能实现真正意义上的碱回收；其它酸析木素后黑液的处理方法也在技术或经济上存在一些问题，没有能够在工业上推广应用。因此，如何经济合理地处理酸析木素后黑液的问题目前还没有得到解决。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种既可以回收黑液中具有高附加值的木素产品，又可以回收黑液中的碱和热能回用于生产过程的经济合理的易于工业化的蒸煮黑液处理方法。

本发明的目的是通过如下途径实现的：一种从蒸煮黑液中回收木素和碱的方法，在于先用H₂SO₄溶液酸析木素，回收蒸煮黑液中具有高附加值的木素产品；接着用NaOH调节黑液pH值后，经过蒸发、燃烧、苛化、白泥回收等过程回收其中的碱和热能。在酸析木素和碱中和过程中，用于调节pH值加入的H₂SO₄和NaOH反应生成Na₂SO₄，可部分或全部取代碱回收过程中补加的芒硝，在碱回收过程中转化成NaOH和Na₂S，作为蒸煮药品循环回用于生产。具体实施步骤如下：

1)酸析木素：洗浆机提取的黑液泵送到酸析池，在酸析池中加入重量比为2％～80％的H₂SO₄溶液，调节黑液的pH≤6.0，反应10～40min后，黑液中的木素沉淀析出，经洗涤、脱水、干燥后得到木素产品，清液用泵送到碱中和池；

2)碱中和：在中和池中加入浓度为5～200g/L的NaOH溶液，调节酸析木素后黑液的pH≥7.0，反应时间10～30min，然后泵送到蒸发工段稀黑液槽；加入的NaOH和酸析木素加入的H₂SO₄反应生成Na₂SO₄，可部分或全部取代碱回收过程中补加的芒硝；

3)蒸发：泵送稀黑液送到蒸发器入口，蒸发采用多效板式或管式蒸发器，所用蒸汽压力为0.1～0.5MPa，蒸发后黑液被浓缩到35％～75％的固含量；

4)燃烧：将蒸发浓缩后的黑液送到燃烧炉，在750～1200℃燃烧，黑液中的无机物转化成熔融物，其主要成份为Na₂CO₃和Na₂S，无机熔融物通过溜槽进入到溶解槽，在其中加入稀白液，得到浓度为60～180g/L的绿液，有机物转化成热能以蒸汽的形式回收后，用于生产过程；

5)苛化：用泵将溶解槽的绿液送入澄清槽，澄清后的上层清液为绿液，用泵将绿液送入消化苛化反应器，并在其中加入生石灰进行苛化，使其中Na₂CO₃转化为NaOH和CaCO₃沉淀，苛化后的白液用泵送到白液澄清器，得到的上层清液为浓度60～180g/L、温度70～95℃的白液，其主要成份为NaOH和Na₂S，白液用泵送到白液贮存槽，用作蒸煮药液，沉渣为白泥，其主要成份为CaCO₃；

6)白泥回收：白泥经洗涤、过滤后其固含量在30％～60％，送到石灰窑中煅烧，煅烧温度为800～1300℃，得到生石灰，用于绿液的苛化，白泥也可用于制备成造纸填料。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1)首先回收蒸煮黑液中高附加值的木素产品，然后再回收其中的碱和热能，充分合理地利用了黑液资源，与现有的黑液碱回收方法相比，该法可使蒸煮每吨纸浆产生黑液的回收利润增加1000元以上，经济效益显著；

2)酸析木素使用H₂SO₄溶液，其后黑液pH值的调节使用NaOH溶液，上述加入的H₂SO₄和NaOH反应生成Na₂SO₄，可部分或全部取代碱回收过程中补加的芒硝，在碱回收过程中转化成NaOH和Na₂S，作为蒸煮药品循环用于生产；

3)用燃烧法处理酸析木素以后的黑液，回收其中的碱和热能，技术成熟、经济合理；

4)本发明方法不会产生有害物质，无二次污染。

实施例1

将温度为80℃、浓度为10波美、pH值为14的马尾松硫酸盐浆蒸煮黑液用泵送入200m³的酸析木素池中，在其管道出口处加入浓度为10％的H₂SO₄溶液调节黑液的pH＝5.5，反应20min后，黑液中的木素沉淀析出，经洗涤、离心脱水、热风干燥后得到木素产品。清液用泵送到200m³的碱中和池，在管道出口加入浓度为60g/L的NaOH溶液调节黑液的pH＝7.5，反应时间10min后泵送到蒸发工段稀黑液槽；用泵将稀黑液送到5效混合流板式蒸发器，浓缩黑液到固含量60％；将浓缩后的黑液送到喷射燃烧炉，在1050℃燃烧，黑液中的无机物转化成熔融物，通过溜槽进入到溶解槽，在其中加入稀白液，得到浓度为100g/L的绿液，有机物转化成热能以蒸汽的形式回收，回用于生产过程；用泵将溶解槽绿液送入澄清槽，澄清后的绿液泵送入消化苛化反应器，并在其中加入生石灰进行苛化，苛化后的白液用泵送到白液澄清器，得到浓度105g/L、温度80℃的白液，用泵送到白液贮存槽，回用作蒸煮药液；白泥经洗涤、过滤后其固含量在40％，送到石灰窑中在1000℃煅烧，得到生石灰，回用于绿液苛化。

实施例2

将温度为75℃、浓度为11波美、pH值为14的桉木硫酸盐浆蒸煮黑液用泵送入150m³的酸析木素池中，在其管道出口处加入浓度为15％的H₂SO₄溶液调节黑液的pH＝4.5，反应25min后，黑液中的木素沉淀析出，经洗涤、压滤脱水、红外干燥后得到木素产品。清液用泵送到150m³的碱中和池，在管道出口加入浓度为100g/L的NaOH溶液调节黑液的pH＝7.2，反应时间15min后泵送到蒸发工段稀黑液槽；用泵将稀黑液送到5效混合流管式蒸发器，浓缩黑液浓度固含量65％；将浓缩后的黑液送到喷射燃烧炉，在1000℃燃烧，黑液中的无机物转化成熔融物，通过溜槽进入到溶解槽，在其中加入稀白液，得到浓度为90g/L的绿液，有机物转化成热能以蒸汽的形式回收，回用于生产过程；用泵将溶解槽绿液送入澄清槽，澄清后的绿液泵送入消化苛化反应器，并在其中加入生石灰进行苛化，苛化后的白液用泵送到白液澄清器，得到浓度95g/L、温度85℃的白液，用泵送到白液贮存槽，回用作蒸煮药液；白泥经洗涤、过滤后其固含量在38％，送到石灰窑中在1100℃煅烧，得到生石灰，回用于绿液苛化。

实施例3

将温度为85℃、浓度为12波美、pH值为14的杨木硫酸盐浆蒸煮黑液用泵送入180m³的酸析木素池中，在其管道出口处加入浓度为20％的H₂SO₄溶液调节黑液的pH＝5.0，反应20min后，黑液中的木素沉淀析出，经洗涤、离心脱水、热风干燥后得到木素产品。清液用泵送到180m³的碱中和池，在管道出口加入浓度为150g/L的NaOH溶液调节黑液的pH＝7.1，反应时间16min后泵送到蒸发工段稀黑液槽；用泵将稀黑液送到5效混合流板式蒸发器，浓缩黑液浓度固含量68％；将浓缩后的黑液送到流化床燃烧炉，在820℃燃烧，黑液中的无机物转化成熔融物，通过溜槽进入到溶解槽，在其中加入稀白液，得到浓度为92g/L的绿液，有机物转化成热能以蒸汽的形式回收，回用于生产过程；用泵将溶解槽绿液送入澄清槽，澄清后的绿液泵送入消化苛化反应器，并在其中加入生石灰进行苛化，苛化后的白液用泵送到白液澄清器，得到浓度96g/L、温度82℃的白液，用泵送到白液贮存槽，回用作蒸煮药液；白泥经洗涤、过滤后其固含量在36％，送到石灰窑中在105℃煅烧，得到生石灰，回用于绿液苛化。

实施例4

将温度为75℃、浓度为8波美、pH值为14的芦苇硫酸盐浆蒸煮黑液用泵送入120m³的酸析木素池中，在其管道出口处加入浓度为25％的H₂SO₄溶液调节黑液的pH＝4.8，反应25min后，黑液中的木素沉淀析出，经洗涤、压滤脱水、红外干燥后得到木素产品。清液用泵送到120m³的碱中和池，在管道出口加入浓度为200g/L的NaOH溶液调节黑液的pH＝7.5，反应时间12min后泵送到蒸发工段稀黑液槽；用泵将稀黑液送到5效混合流板式蒸发器，浓缩黑液到固含量40％；将浓缩后的黑液送到流化床燃烧炉，在850℃燃烧，黑液中的无机物转化成熔融物，通过溜槽进入到溶解槽，在其中加入稀白液，得到浓度为85g/L的绿液，有机物转化成热能以蒸汽的形式回收，回用于生产过程；用泵将溶解槽绿液送入澄清槽，澄清后的绿液泵送入消化苛化反应器，并在其中加入生石灰进行苛化，苛化后的白液用泵送到白液澄清器，得到浓度85g/L、温度80℃的白液，用泵送到白液贮存槽，回用作蒸煮药液；白泥经洗涤、过滤后其固含量在35％，可用于制备造纸用填料。

Claims

1.一种从蒸煮黑液中回收木素和碱的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)酸析木素：在温度60～95℃条件下用重量比为2％～80％的H₂SO₄溶液将蒸煮黑液调节pH≤6.0，使黑液中的木素沉淀析出，经洗涤、脱水、干燥后得到木素产品；

2)碱中和：在温度60～90℃条件下用5～200g/L的NaOH溶液将酸析木素后的黑液调节pH≥7.0。加入的NaOH和酸析木素加入的H₂SO₄反应生成Na₂SO₄，可部分或全部取代碱回收过程中补加的芒硝；

3)蒸发、燃烧、苛化：用蒸汽在蒸发器中将酸析木素并经NaOH调节pH值后的黑液蒸发浓缩，浓缩后的黑液送到燃烧炉燃烧，黑液中的无机物转化成Na₂CO₃和Na₂S，溶解后在其中加入生石灰进行苛化，得到主要成份为NaOH和Na₂S的白液，作为蒸煮药液循环回用；黑液中的有机物转化成热能以蒸汽的形式回收利用。

2.根据权利要求1所述的一种从蒸煮黑液中回收木素和碱的方法，其特征在于：酸析木素过程中所用的酸为H₂SO₄溶液。

3.根据权利要求1所述的一种从蒸煮黑液中回收木素和碱的方法，其特征在于：碱中和过程中所用的碱为NaOH溶液。

4.根据权利要求1所述的一种从蒸煮黑液中回收木素和碱的方法，其特征在于：先用酸析木素的方法回收蒸煮黑液中高附加值的木素产品，接着调节黑液pH值后，经过蒸发、燃烧、苛化、白泥回收等过程回收其中的碱和热能。

5.根据权利要求1所述的一种从蒸煮黑液中回收木素和碱的方法，其特征在于：在酸析木素和碱中和过程中，用于调节pH值加入的H₂SO₄和NaOH反应生成Na₂SO₄，可部分或全部取代碱回收时为补充制浆和碱回收过程中损失的硫和钠而补加的芒硝，转化成NaOH和Na₂S，作为蒸煮药品循环用于生产。