CN103046415A

CN103046415A - 造纸黑液快速热裂解处理工艺

Info

Publication number: CN103046415A
Application number: CN 201110305319
Authority: CN
Inventors: 李�瑞; 何亮; 李欣茹; 邓旭升
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明公开了造纸黑液快速热裂解处理工艺，其工艺包括黑液的预处理、黑液的热解、黑液热解后处理。预处理包括除渣；后处理包括碱回收，生物油的除渣，尾气的吸收。造纸黑液快速热裂解处理工艺步骤包括：(1)造纸黑液的预处理；(2)反应装置的加热，尾气吸收液的制备及系统密封检查；(3)反应系统内空气的置换及造纸黑液的进料和热裂解；(4)热裂解产物的收集；(5)液态富酚生物油和固体产物的处理及回收。

Description

造纸黑液快速热裂解处理工艺

技术领域

本发明涉及造纸黑液处理及资源化利用领域，特别是造纸黑液快速热裂解处理工艺。

背景技术

造纸废水是目前世界五大公害污染之一，黑液则是造纸废水的主要污染源，约占废水的90％，因此，黑液的处理是造纸污染治理的重点。

目前黑液处理最成熟的技术是碱回收，其主要缺点如下：(1)运行成本高，中小型企业无法负担，大型企业不使用碱回收装置；(2)草浆造纸黑液平均碱回收率不超过60％，设备不能连续作业；(3)高温(1000℃)煅烧，能耗大；(4)木素直接燃烧，利润低。

黑液的资源化综合利用是黑液利用的一条新途径，主要是将黑液中的木素分离出来加以利用，如路祺等在《林产化工通讯》2005，39(3)，1-4上报道了针叶材造纸蒸煮黑液木质素制备活性炭；方继敏等在《粘结》2005，26(1)，12-15上报道了用草浆黑液中的木素制备木素酚醛树脂胶黏剂；谭艳坤在《辽宁城乡环境科技》2006，26(2)，48-49报道了造纸黑液提取物开发多种有机复合肥。这些方法都需要用物理、化学方法提取黑液中的木素，具有过程复杂、成本高、分离不彻底的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低、无需复杂的化学处理、低能耗、高附加值的适合工业化的黑液快速热裂解处理工艺。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是提供一种黑液快速热裂解处理工艺，该工艺包括下列步骤：

(1)黑液预处理，除去黑液中的悬浮物和固体颗粒；

(2)升温，采用PID智能调节控制热解温度在400-700℃之间；

(3)采用惰性气体置换热解反应系统中的空气后，由泵和辅助输送气体进料；

(4)热解产生的气体，经冷凝系统冷却后，得到富含酚类化合物的液态生物油；不可冷凝气体经处理后排放或作为辅助输送气体辅助进料；

(5)从反应器里取出固体产物，溶解、蒸发、煅烧后回收碱。

上述步骤1中的黑液可以是任何造纸黑液，如木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆造纸黑液等。

上述步骤2中温度控制是采用K偶、PID仪表、可控硅组成了信号反馈系统，由K偶测得的温度与PID仪表设定的目标温度对比，输出4-20mA的反馈信号给可控硅，调节输出功率。

上述步骤3中的惰性气体可以是工业氮气，输送黑液的泵是可以控制流量和耐酸碱的泵。

上述步骤4中尾气含有H₂S、SO₂等气体，尾气吸收瓶内液体应为碱性溶液，如NaOH溶液等。

本发明黑液快速热裂解工艺，采用中等温度(400-700℃)生产，降低了能耗；热解获得的生物油含有大量的酚类化合物，是代替苯酚合成酚醛树脂胶黏剂的理想原料，资源化利用了黑液并提高了其附加值；固体产物的煅烧可以回收碱；工艺操作简单、无需昂贵的设备及复杂的化学处理过程，具有很好的工业化应用前景。

综上所述，本发明是非常好的黑液处理工艺，黑液中的木素完全利用，对比于碱回收的直接燃烧，提高了其附加值。处理工艺简单、成本低、无需复杂化学处理及昂贵的设备。

附图说明

图1：本发明造纸黑液快速热裂解处理工艺流程图；

图2：本发明造纸黑液快速热裂解处理工艺示意图。

图2简易说明：1-数控表，2-调压器，3-炭存储罐，4-加热器，5-保温层，6-出气口，7-热解液存储罐，8-尾气吸收瓶，9-真空泵，10-氮气瓶，11-冷凝系统，12-钢珠层，13-搅拌桨，14-电机，15-热电偶，16-进料口，17-原料，18-进料泵。

具体实施方式

下面结合图1、图2对本发明造纸黑液快速热裂解处理工艺作详细的叙述，可以进一步理解本发明，但下述实例并不是对本发明的限定。

实施例1：

造纸黑液快速热裂解处理工艺流程如图1、热解示意图为图2。其中反应器内的钢珠层的温度由K偶测定，由PID数控表显示，并将此值与设定的热解反应目标温度对比后，输出4-20mA的信号给可控硅，通过PID调节方式调节输出大小，以达到精确控制反应器内的温度。当K偶测定温度等于或大于设定值，输出自动降为0；低于设定值，输出升高，给予温度补偿。

下面详细描述造纸黑液热裂解处理工艺具体步骤。(1)用保温棉包覆反应器，连接好系统管路及电路后，设定热解温度为500℃及达到该温度所用时间为2h，然后加热；(2)配制好尾气吸收用的NaOH溶液，并检测反应器及管路是否密封；(3)将黑液过滤，除去黑液中的悬浮物和固体颗粒，预处理完后，输送到原料储存罐中；(4)当温度达到500℃后，用氮气置换系统内的空气，开动电机搅拌钢珠，打开冷却水，用恒流泵进料；(5)反应结束后，将获得的生物油过滤除去炭渣；从反应器内取出固体产物，经溶解、蒸发、煅烧处理，回收碱。

实施例2：

黑液热裂解处理工艺具体步骤包括：(1)用保温棉包覆反应器，连接好系统管路及电路后，设定热解温度为500℃及达到该温度所用时间为2h，然后加热；(2)配制好尾气吸收用的NaOH溶液，并检测反应器及管路是否密封；(3)将黑液过滤，除去黑液中的悬浮物和固体颗粒，预处理完后，输送到原料储存罐中；(4)当温度达到500℃后，开启真空泵使系统形成真空环境，开动电机搅拌钢珠，打开冷却水，用恒流泵进料；(5)反应结束后，将获得的生物油过滤除去碳渣；从反应器内取出固体产物(焦炭)，经溶解、蒸发、煅烧处理，回收碱。

Claims

1.造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是，它包括下列步骤：

(1)造纸黑液的预处理；

(2)升温，裂解反应器温度控制在400～700℃之间；

(3)惰性气体置换反应系统中的空气，由泵和辅助输送气体进料；

(4)黑液裂解产生的气体，引入冷凝系统冷却，得到液态生物油；不可冷凝气体可作为辅助输送气体或经处理后排放；

(5)取出热裂解反应器内固体产物，煅烧进行碱回收。

2.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(1)中的造纸黑液是指任何纸浆生产过程中产生的黑液，如木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆等。

3.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(1)中的造纸黑液不限于液体，也可以是由黑液提取出来的木质素固体。

4.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(1)中的造纸黑液的预处理是指除去黑液中的悬浮物和固体颗粒。

5.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(2)中黑液热裂解温度可以控制在400～700℃之间的任意温度值。

6.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(3)中贫氧气体置换反应系统中的空气，可以是形成无氧环境，也可以是形成缺氧环境。

7.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(3)中热裂解环境也可以是由真空泵抽真空形成的真空环境。

8.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(3)中辅助输送气体可以是贫氧气体，也可以是反应生成的不可冷凝气体。

9.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(4)中不可冷凝气体可以经处理后作为辅助输送气体辅助进料，也可以不经过处理直接作为辅助输送气体。

10.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(4)中不可冷凝气体经处理后排放是指必须经过碱液的处理，吸收其中的如H₂S、SO₂等有污染性的气体。

11.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：上述步骤(5)中碱回收是指将固体产物溶解、过滤、蒸发，煅烧蒸发得到的固体，回收白色的固体碱。

12.根据权利要求1所述的造纸黑液快速热裂解处理工艺，其特征是：造纸黑液热裂解反应器可以是真空条件下操作和惰性气体条件下操作的能够提供400～700℃温度的各种类型热裂解反应器。