CN103266521A - 一种使黑液降粘提浓的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使黑液降粘提浓的方法，该方法包括以下操作：S1100制浆步骤：将草料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加入蒸煮设备，将蒸煮设备密闭后通入氧气至氧压为0.3-1.0MPa、温度为90-130℃时密闭蒸煮30-240分钟，蒸煮结束后提取黑液；S1200沉降步骤：将提取的黑液过滤去除纤维后输送至沉降槽中沉降0.5-8小时，形成上层黑液和沉降层，然后将上层黑液输送至碱回收系统；S1300沉降层处理步骤：将沉降层输送至压滤机进行压滤，得到的滤液进行进一步沉降处理。根据本发明提供的黑液的降粘提浓方法，可得到不低于48%的细浆得率，筛渣率低于1.5%，黑液固形物浓度为9-16%，在粘度为300mPa·s（100℃）时固形物浓度提高至56-62%，达到黑液固形物的可燃烧浓度，又不堵塞喷枪，使碱回收系统平稳运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种使黑液降粘提浓的方法，尤其涉及一种通过氧碱蒸煮制浆使黑液降粘提浓的方法。
背景技术
在木材资源非常匮乏的条件下，稻草和麦草曾经作为制浆造纸工业的主要原料使我国的造纸工业成长壮大，但利用草类制浆在黑液处理方面存在着很多问题，尤其是在碱回收过程中存在许多问题，不仅使碱回收过程难以顺利进行，而且无法实现碱回收过程中的热平衡和碱平衡。草浆黑液的碱回收重在环保效益，而其经济效益远达不到木浆碱回收的水平，从经济效益上讲，草浆的碱回收更多地是处于亏本状态。因此，目前稻草制浆基本被放弃，麦草制浆也处于逐步萎缩状态。
传统稻草和麦草制浆方法产生的黑液一般在浓缩至固形物浓度为40%左右时黑液粘度就会快速上升，若要进一步提高黑液中固形物的浓度则浓缩效率大大下降，而且当黑液中固形物浓度在42-48%以上时，会由于粘度过高堵塞喷枪，使碱炉无法正常运行。因此，过低的黑液固形物浓度喷入碱炉时，需要通过高温干燥到黑液可燃固形物浓度（约在60%左右），会由水汽带走大量的热能，因此，草类制浆黑液的碱回收炉都需要喷射一定燃油来蒸发掉多余的水分，同时保持碱回收必需的炉温。人们进行了黑液氧化降粘及黑液脱硅处理等各种尝试，以提高草浆黑液的固形物浓度，但能提高的幅度有限，固形物浓度最多也只能达到50%。由此可见，草浆中固形物浓度和黑液粘度是黑液碱回收工业的重要因素，因此希望提供一种可以使黑液中固形物浓度提高，而黑液粘度又不快速提升的方法，使黑液中固形物浓度能达到60%左右，粘度又不至于堵塞喷枪，达到黑液中固形物和黑液粘度的平衡。
发明内容
为此，本发明提出了一种可以解决上述问题或至少部分解决上述问题的黑液降粘提浓的方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种使黑液降粘提浓的方法，该方法包括以下操作：
S1100氧碱蒸煮制浆步骤：将切短、除尘后的草料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加入蒸煮设备，密闭蒸煮设备后通入氧气至氧压为0.3-1.0MPa、在温度为90-130℃时蒸煮30-240分钟，获得浆料后提取黑液；
S1200沉降步骤：将所述提取的黑液过滤除去纤维后输送至沉降槽中沉降0.5-8小时形成上层黑液和沉降层，将所述上层黑液输送至碱回收系统；
S1300沉降层处理步骤：将所述沉降层输送至压滤机进行压滤，得到的滤液进行进一步沉降处理。
根据本发明的方法，利用氧碱蒸煮法对稻草或麦草进行制浆，通过对氧碱蒸煮过程中工艺参数进行调控，再加上对黑液的沉降处理等工艺明显降低了黑液粘度随浓度增高的提升速度，在进行沉降后黑液中的固形物浓度能达到9-16%，黑液经蒸发浓缩至粘度为300mPa·s（100℃）时的固形物浓度可提高至56-62%，比传统碱法制备草浆黑液碱回收过程中，黑液进碱炉前的固形物浓度提高了10-20个百分点，大大提高了黑液碱回收的蒸发效率和燃烧效率，使碱回收系统能够平稳运行。
可选地，根据本发明的使黑液降粘提浓的方法，其中所述氧碱蒸煮制浆法进一步地包括预蒸煮操作：在通入氧气之前，将加入蒸煮液的草料在90-130℃密闭蒸煮10-60分钟。
根据本发明的方法，在制浆过程中进一步地包括预蒸煮操作，会使制浆效果更好，并使黑液中的固形物浓度更高，粘度降低。
可选地，根据本发明的使黑液降粘提浓的方法，其中所述蒸煮液是由以重量计13-22份的碱、0.1-2.0份的保护助剂和300-600份水混合均匀制备而成。
可选地，根据本发明的黑液的降粘提浓的方法，其中所述碱为氢氧化钠。
可选地，根据本发明的黑液的降粘提浓方法，其中所述保护助剂为镁盐。
可选地，根据本发明的黑液的降粘提浓方法，其中所述保护助剂为硫酸镁。
根据本发明的方法，在蒸煮液中加入碱，优选氢氧化钠，或者是氢氧化钠和其他碱混合使用，如氢氧化钠与碳酸钠、或氢氧化钠与硫化钠等碱类共同使用，碱主要用于去除硅含量，去除硅含量也能降低黑液粘度，通入氧气用于氧化和去除黑液中的一些有机高分子（如木质素和半纤维），氧化高分子物质使其的分子量变小，降低粘度，加入镁盐，优选硫酸镁，也可以为镁盐复合盐（如硫酸镁与碳酸镁的复合盐、或硫酸镁与氢氧化镁的复合盐）用来保护纤维。将碱和镁盐配成水溶液对稻草和麦草进行蒸煮。
可选地，根据本发明的使黑液降粘提浓的方法，其中在S1100氧碱蒸煮制浆步骤，所述草料为稻草或麦草。
本发明的方法主要应用于稻草和麦草制浆，是由于稻草和麦草制浆产生的黑液在固形物浓度提高时，粘度急剧上升，影响碱回收，而本方法针对稻草和麦草制浆工艺，降低其产生黑液的粘度和提高黑液固形物的浓度。
可选地，根据本发明的黑液的降粘提浓方法，其中在S1100氧碱蒸煮制浆步骤，所述蒸煮时间进一步地为150-180分钟。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1示出了本发明一种实施方式的使黑液降粘提浓的方法。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述。
图1示出了根据本发明一个实施方式的使黑液降粘提浓的方法。根据本方法，首先进入S1100氧碱蒸煮制浆步骤：将切短、除尘后的草料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加入蒸煮设备，密闭蒸煮设备后通入氧气至氧压为0.3-1.0MPa、在温度为90-130℃时蒸煮30-240分钟，获得浆料后提取黑液；然后进入S1200沉降步骤：将提取得到的黑液过滤去除纤维后输送至沉降槽中沉降0.5-8小时，形成上层黑液和沉降层，然后将所述上层黑液输送至碱回收系统；最后进行S1300沉降层处理步骤：将所述沉降层输送至压滤机进行压滤，得到的滤液进行进一步沉降处理。
根据本发明提供的使黑液降粘提浓的方法，在黑液粘度为300mPa·s（100℃）时固形物浓度能提高至60%左右，达到黑液固形物可燃烧的浓度，而又不堵塞喷枪，使碱回收系统平稳运行。本方法适用于氧碱法制浆工艺，同时也可以在本发明方法的基础上进行一定改进，设计出不同的使黑液降粘提浓的方法。本发明使黑液降粘提浓的方法涉及参数较多，工艺步骤复杂，因此具体的实施例仅作为本发明具体实现方式的示例性说明，而不构成对本发明保护范围的限制。下面将以本发明提供的使黑液降粘提浓的方法的具体操作过程作为实施例进行进一步描述。
另外，在本发明中，步骤S1100、步骤S1200和步骤S1300是黑液降粘提浓不可缺少的步骤，且步骤S1200和S1300可以循环进行。因此在本实施方式中设计的实施例中是在包括了S1100、S1200和S1300的基础上设计得到的，但是并不限制S1200和S1300步骤的具体操作顺序。
根据黑液提浓降粘方法中不同的参数，设计出以下实施例对本发明进行示例性说明。其中，在实施例实施效果中提到了筛渣率和细浆得率，其中筛渣是指化学制浆过程中，蒸煮得到的浆料中存在的部分未蒸解的木块、竹节、草段和粗纤维束等杂质，通常用压力筛或振动筛将其筛出，因此称为筛渣，筛选后排出的浆渣（即筛渣）占进浆量的百分比即为筛渣率。蒸煮得到的浆料经洗涤和筛选后得到的合格纤维即为细浆，细浆的绝干重量与制浆原料绝干重量的比值即为细浆得率。其中，绝干重量是指物质不含水分时的重量。
实施例1
根据图1示出的根据本发明的使黑液降粘提浓的方法，首先进行S1100的氧碱蒸煮制浆步骤，将经切短、干湿法除尘后的100份稻草片送入蒸煮设备的同时，加入配好并预热至80℃的蒸煮液400份与蒸煮设备中稻草片均匀混合。蒸煮液是由15份烧碱、0.1份MgSO4和384.9份水混合均匀制备而成。装料结束后密闭蒸煮设备，通入氧气至氧压为0.6MPa，加热升温至130℃反应30分钟。蒸煮结束后，在蒸煮设备中泵入系统内的温度和浓度较低的黑液使蒸煮设备内温度降至低于沸点后进行喷放，按传统工艺置换提取黑液；然后将所得黑液进入S1200沉降步骤，黑液经过滤机回收纤维后输送至黑液温度和浓度较低的黑液进行沉降2小时，上部黑液输送至碱回收系统；沉降层进行S1300步骤，将沉降槽底部的沉降层连续缓慢地放出输送至压滤机进行压滤，滤饼单独收集，滤液送至沉降槽进行进一步沉降。
根据实施例1得到的纸浆细浆得率为56.4%、筛渣率为1.4%，黑液固形物浓度为12.6%、在粘度为300mPa·s（100℃）时固形物浓度达到57.9%，使得在合适的粘度下，得到了固形物的可燃烧浓度，节约了热能，并能使碱回收系统顺利运行。
实施例2
根据图1示出的根据本发明使黑液降粘提浓的方法，首先进行S1100的氧碱蒸煮制浆步骤，将经切短、干湿法除尘后的100份稻草片送入蒸煮设备的同时，加入配好并预热至80℃的蒸煮液600份与蒸煮设备中稻草片均匀混合。蒸煮液是由20份烧碱、2份MgSO4和578份水混合均匀制备而成。装料结束后密闭蒸煮设备，通入氧气至表压为1MPa，加热升温至90℃反应240分钟。蒸煮结束后直接进行喷放，按照传统工艺置换提取黑液；然后将所得黑液进入S1200沉降步骤，黑液经过滤机回收纤维后输送至黑液沉降槽进行沉降8小时，上层黑液输送至碱回收系统；沉降层进行S1300步骤，将沉降槽底部的沉降层连续缓慢地放出输送至压滤机进行压滤，滤饼单独收集，滤液送至黑液沉降槽进行进一步沉降。
根据实施例2得到的纸浆细浆得率49.1%、筛渣率0.6%，黑液固形物浓度9.4%、在粘度为300mPa·s（100℃）时固形物浓度达到59.2%，使得在合适的粘度下，得到了固形物的可燃烧浓度，节约了热能，并能使碱回收系统顺利运行。
实施例3
根据图1示出的根据本发明的黑液的降粘提浓的方法，首先进行S1100的制浆步骤，将经切草、干湿法除尘后的100份稻草片送入蒸煮设备的同时，加入配好并预热至90℃的蒸煮液350份与蒸煮设备中稻草片均匀混合。蒸煮液是由18份烧碱、1份MgSO4和331份水混合均匀制备而成。装料结束后密闭蒸煮设备，加热至90℃预蒸60分钟后通入氧气至表压为0.3MPa，加热升温至120℃反应180分钟。蒸煮结束后，泵入系统内温度和浓度较低的黑液使蒸煮设备内温度降至沸点之下再行喷放，对浆料依传统工艺置换提取黑液；然后将所得黑液进入S1200沉降步骤，黑液经过滤机回收纤维后输送至黑液黑液沉降槽进行沉降6小时，上层黑液输送至碱回收系统；沉降层进行S1300步骤，将沉降槽底部的沉降层连续缓慢地放出输送至压滤机进行压滤，滤饼单独收集，滤液送至黑液沉降槽进行进一步沉降。
根据实施例3得到的纸浆细浆得率52.4%、筛渣率0.5%，黑液固形物浓度14.7%、在粘度为300mPa·s（100℃）时固形物浓度达到60.1%，使得在合适的粘度下，得到了固形物的可燃烧浓度，节约了热能，并能使碱回收系统顺利运行。
实施例4
根据图1示出的根据本发明的使黑液降粘提浓的方法，首先进行S1100的氧碱蒸煮制浆步骤，将经切短、干湿法除尘后的100份麦草片送入蒸煮设备的同时，加入配好并预热至80℃的蒸煮液500份与蒸煮设备中稻草片均匀混合。蒸煮液是由22份烧碱、1.5份MgSO4和476.5份水混合均匀制备而成。装料结束后密闭蒸煮设备，通入氧气至表压为0.3MPa，加热升温至100℃反应240分钟。蒸煮结束后直接进行喷放，对浆料按照传统工艺置换提取黑液；然后所得黑液进入S1200沉降步骤，黑液经过滤机回收纤维后输送至黑液沉降槽进行沉降8小时，上层黑液输送至碱回收系统；沉降层进行S1300步骤，将沉降槽底部的沉降层连续缓慢地放出输送至压滤机进行压滤，滤饼单独收集，滤液送至黑液沉降槽进行进一步沉降。
根据实施例4得到的纸浆细浆得率为50.8%、筛渣率为0.6%，黑液固形物浓度为11.5%、粘度为300mPa·s（100℃）时固形物浓度达到61.7%，使得在合适的粘度下，得到了固形物的可燃烧浓度，节约了热能，并能使碱回收系统顺利运行。
实施例5
根据图1示出的根据本发明的使黑液降粘提浓的方法，首先进行S1100的氧碱蒸煮制浆步骤，将经切短、干湿法除尘后的100份麦草片送入蒸煮设备的同时，加入配好并预热至80℃的蒸煮液400份与蒸煮设备中稻草片均匀混合。蒸煮液是由19份烧碱、1.0份MgSO4和380份水混合均匀制备而成。装料结束后密闭蒸煮设备，通入氧气至表压为0.6MPa，加热升温至115℃反应150分钟。蒸煮结束后，在蒸煮设备中泵入系统内温度和浓度较低的黑液使蒸煮设备内温度降至低于沸点后进行喷放，对浆料按照传统工艺置换提取黑液；然后所得黑液进入S1200沉降步骤，黑液经过滤机回收纤维后输送至黑液沉降槽沉降5小时，上层黑液输送至碱回收系统；沉降层进行S1300步骤，将沉降槽底部的沉降层连续缓慢地放出输送至压滤机进行压滤，滤饼单独收集，滤液送至黑液沉降槽进行进一步沉降。
根据实施例5得到的纸浆细浆得率为52.6%、筛渣率为0.8%，黑液固形物浓度为12.7%、粘度为300mPa·s（100℃）时固形物浓度达到58.8%，使得在合适的粘度下，得到了固形物的可燃烧浓度，节约了热能，并能使碱回收系统顺利运行。
实施例6
根据图1示出的根据本发明的使黑液降粘提浓的方法，首先进行S1100的制浆步骤，将经切短、干湿法除尘后的100份稻草片送入蒸煮设备的同时，加入配好并预热至90℃的蒸煮液300份与蒸煮设备中稻草片均匀混合。蒸煮液是由16份烧碱、1份MgSO4和283份水混合均匀制备而成。装料结束后密闭蒸煮设备，加热至130℃预蒸煮10分钟后通入氧气至氧压为0.9MPa，加热升温至130℃反应60分钟。蒸煮结束后，在蒸煮设备中泵入系统内温度和浓度较低的黑液使蒸煮设备内温度降至低于沸点后进行喷放，对浆料按照传统工艺置换提取黑液；然后将所得黑液进入S1200沉降步骤，黑液经过滤机回收纤维后输送至沉降槽沉降3小时，上层黑液输送至碱回收系统；沉降层进行S1300步骤，将沉降槽底部的沉降层连续缓慢地放出输送至压滤机进行压滤，滤饼单独收集，滤液送至黑液沉降槽进一步沉降。
根据实施例6得到的纸浆细浆得率54.6%、筛渣率1.1%，黑液固形物浓度15.2%、在粘度为300mPa·s（100℃）时固形物浓度达到60.5%，使得在合适的粘度下，得到了固形物的可燃烧浓度，节约了热能，并能使碱回收系统顺利运行。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。
Claims (8)
1.一种使黑液降粘提浓的方法，该方法包括以下操作：
氧碱蒸煮制浆步骤(S1100)：将切短、除尘后的草料和蒸煮液以1:3-1:6的重量比加入蒸煮设备，密闭蒸煮设备后通入氧气至氧压为0.3-1.0MPa、在温度为90-130℃时蒸煮30-240分钟，获得浆料后提取黑液；
沉降步骤(S1200)：将所述提取的黑液过滤除去纤维后输送至沉降槽中沉降0.5-8小时形成上层黑液和沉降层，将所述上层黑液输送至碱回收系统；
沉降层处理步骤(S1300)：将所述沉降层输送至压滤机进行压滤，得到的滤液进行进一步沉降处理。
2.根据权利要求1所述使黑液降粘提浓的方法，其中所述氧碱蒸煮制浆步骤(S1100)进一步地包括预蒸煮操作：在通入氧气之前，将加入蒸煮液的草料在90-130℃密闭蒸煮10-60分钟。
3.根据权利要求1所述使黑液降粘提浓的方法，其中在氧碱蒸煮制浆步骤(S1100)中，所述蒸煮液是由以重量计13-22份的碱、0.1-2.0份的保护助剂和300-600份水混合均匀制备而成。
4.根据权利要求3所述使黑液降粘提浓的方法，其中所述碱为氢氧化钠。
5.根据权利要求3所述使黑液降粘提浓的方法，其中所述保护助剂为镁盐。
6.根据权利要求5所述使黑液降粘提浓的方法，其中所述镁盐为硫酸镁。
7.根据权利要求1所述黑液的降粘提浓的方法，其中所述草料为稻草或麦草。
8.根据权利要求1所述黑液的降粘提浓的方法，其中在氧碱蒸煮制浆步骤(S1100)中，所述蒸煮时间进一步地为150-180分钟。
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| 黎明芳: "减少草浆黑液在蒸发器结垢的途径", 《中国造纸》 * |
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