CN103321082A - 化机浆黑液的正渗透浓缩装置及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化机浆黑液的正渗透浓缩装置及运行方法，利用NH₃HCO₃为汲取液，对化机浆黑液进行正渗透浓缩；利用化机浆黑液自身的高温为汲取液再生热源，维持该装置的持续运行；经该装置浓缩后，化机浆黑液的浓度可以满足碱回收装置的要求，所付出的成本相对较低。

Description

化机浆黑液的正渗透浓缩装置及运行方法

技术领域

本发明涉及一种制浆造纸生产装置，尤其涉及一种化机浆黑液的浓缩装置。

背景技术

正渗透(Forward Osmosis，FO)是一种依靠渗透压驱动的膜分离过程，其特点是不需外加压力，与反渗透相比，节约能量。但是，正渗透的驱动力是汲取液，为使正参透过程能持续进行，必须对汲取液中的溶质进行分离；以经典的汲取液NH₃HCO₃溶液为例，汲取完成后，须将溶液加热至60℃，将NH₃HCO₃分解为NH₃、CO₂和H₂O，H₂O或去利用、或去排放，NH₃和CO₂去循环使用，其分离过程所消耗的能量也很可观。因此，要发挥正渗透的节能优势，需有一定的条件配合。

化机浆是一种高得率、低污染负荷的浆种，近年来发展很快。但化机浆黑液的处理，是一个行业难题，其难点在于：用碱回收工艺，它的浓度太低，经济上不合理；用生化处理工艺，它的浓度又太高，难以达标排放。固而，化机浆虽然总的污染负荷低，但排放的污染却不低。因此，化机浆黑液使用碱回收工艺，势在必行；但使用传统的碱回收工艺，简单的蒸发浓缩，经济上不可行；寻找低成本的浓缩方法，是解决这一问题的关键。

在目前所知的浓缩方法中，膜法是成本最的方法之一；膜法浓缩，可供选择的方法有膜蒸馏、反渗透和正渗透。膜蒸馏的优点是可以利用低品位的热量，但其过程仍为蒸发，所需要的热量与普通蒸发没什么差别，因此，如果没有可供利用的低品位热量，膜蒸馏法优势不明显。反渗透的优点是没有相变过程，但需要加压，因此，对膜和膜组件的要求较高；具体到化机浆黑液，其温度为80℃左右，PH值9左右，这样的液体对膜和膜组件的要求更为苛刻，寻找合适的膜和膜组件是目前的难题。正渗透的优点是没有相变过程且不需要加压，具体到化机浆黑液，其80℃的高温，正好为汲取液中溶质的分离提供了热源。因此，正渗透是浓缩化机浆黑液的最好方法之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以NH₃HCO₃溶液为汲取液、以化机浆黑液自身高温为再生热源的化机浆黑液正渗透浓缩装置及运行方法。其特征在于：

一种化机浆黑液的正渗透浓缩装置及运行方法，其特征在于：所述化机浆黑液的正渗透浓缩装置由换热器、稀黑液加入泵、压缩机、稀汲取液罐、稀汲取液输出泵、稀汲取液回流泵、汲取液再生罐、浓汲取液槽、浓汲取液注入泵、右过滤器、膜组件、浓黑液池、浓黑液输出泵、稀黑液池、稀黑液注入泵、左过滤器、稀黑液再冷器组成；所述换热器上设置有壳程入口、壳程出口、管程入口、管程出口和气体出口；所述稀黑液加入泵的出口与所述换热器壳程入口连接，所述换热器壳程出口与所述稀黑液再冷器入口连接，所述稀黑液再冷器出口与所述稀黑液池连接，所述稀黑液注入泵入口位于所述稀黑液池底部，所述稀黑液注入泵出口与所述左过滤器入口连接，所述左过滤器出口与所述膜组件正面入口连接，所述膜组件正面出口与所述浓黑液池入口连接，所述浓黑液池底部设有黑液输出泵；所述浓汲取液注入泵入口位于所述浓汲取液槽底部，所述浓汲取液注入泵出口与所述右过滤器入口连接，所述右过滤器出口与所述膜组件背面入口连接，所述膜组件背面出口与所述稀汲取液罐入口连接，所述稀汲取液输出泵的入口和所述稀汲取液回流泵的入口位于所述稀汲取液罐的底部；所述稀汲取液输出泵出口与所述换热器管程入口连接，所述稀汲取液回流泵出口与所述汲取液再生罐入口连接，所述汲取液再生罐出口与所述浓汲取液槽入口连接；所述压缩机入口与所述换热器气体出口连接，所述压缩机出口与所述汲取液再生罐入口连接。

所述运行方法包括以下步骤：

步骤一、汲取液加入：将预先配制好的汲取液(高浓NH₃HCO₃溶液)加入所述浓汲取液槽。

步骤二、黑液加入：用稀黑液加入泵将高温的化机浆黑液经过所述换热器、稀黑液再冷器，加入稀黑液池。

步骤三、浓缩：开启所述稀黑液注入泵和所述浓汲取液注入泵，使汲取液和黑液在膜组件内发生正渗透效应。

步骤四、再生：汲取了水份后变稀的稀汲取液进入所述稀汲取液罐，少部分稀汲取液由所述稀汲取液回流泵打入所述汲取液再生罐，大部分稀汲取液由所述稀汲取液输出泵送入换热器，在换热器中，稀汲取液与高温稀黑液进行热交换而被加热分解为NH₃、CO₂、H₂O；H₂O排出，NH₃、CO₂由所述压缩机压入所述汲取液再生罐，在所述汲取液再生罐中与回流的稀汲取液反应生成NH₃HCO₃溶液；NH₃HCO₃溶液达到一定浓度后，进入浓汲取液槽，继续使用。

步骤五、出料：当所述浓黑液池中黑液达到一定量后，启动所述浓黑液泵，将浓黑液送到下碱回收工段。

步骤六、重复：重复步骤二到六，维持所述化机浆黑液的正渗透浓缩装置的持续运行。

作为优选，所述膜组件为多级串联。

与现有技术相比，本发明的化机浆黑液的正渗透浓缩装置及运行方法的有益效果是：

以化机浆黑液自身高温为汲取液的再生热源，以相对较低的代价，使化机浆黑液的浓度达到碱回收装置的要求，为彻底消除化机浆黑液的污染提供了一种选择。

附图说明

图1是本发明实施例一的化机浆黑液的正渗透浓缩装置结构示意图。

图2是本发明实施例二的化机浆黑液的正渗透浓缩装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

实施例一：

如图1所示的化机浆黑液的正渗透浓缩装置由换热器1、稀黑液加入泵2、压缩机3、稀汲取液罐4、稀汲取液输出泵5、稀汲取液回流泵6、汲取液再生罐7、浓汲取液槽8、浓汲取液注入泵9、右过滤器10、膜组件11、浓黑液池12、浓黑液输出泵13、稀黑液池14、稀黑液注入泵15、左过滤器16、稀黑液再冷器17组成；换热器1上设置有壳程入口1-1、壳程出口1-3、管程入口1-2、管程出口1-4和气体出口1-5；稀黑液加入泵2的出口与换热器1的壳程入口1-1连接，换热器1的壳程出口1-3与稀黑液再冷器17的入口连接，稀黑液再冷器17的出口与稀黑液池14连接，稀黑液注入泵15入口位于稀黑液池14的底部，稀黑液注入泵15的出口与左过滤器15的入口连接，左过滤器16的出口与膜组件11的正面入口连接，膜组件11正面出口与浓黑液池12的入口连接，浓黑液池12的底部设有黑液输出泵13；浓汲取液注入泵9的入口位于浓汲取液槽8的底部，浓汲取液注入泵9的出口与右过滤器10入口连接，右过滤器10出口与膜组件11背面入口连接，膜组件11背面出口与稀汲取液罐4入口连接，稀汲取液输出泵5的入口和稀汲取液回流泵6的入口位于稀汲取液罐14的底部；稀汲取液输出泵5的出口与换热器1管程入口1-2连接，稀汲取液回流泵6的出口与汲取液再生罐7的入口连接，汲取液再生罐7的出口与浓汲取液槽8的入口连接；压缩机3入口与换热器1的气体出口1-5连接，压缩机3的出口与汲取液再生罐7的入口连接。

参照图1，本实施例的运行方法包括以下步骤：

步骤一、汲取液加入：将预先配制好的汲取液(高浓NH₃HCO₃溶液)加入所述浓汲取液槽8。

步骤二、黑液加入：用稀黑液加入泵2将高温的化机浆黑液经过换热器1、稀黑液再冷器17，加入稀黑液池14。

步骤三、浓缩：开启稀黑液注入泵15和浓汲取液注入泵9，使汲取液和黑液在膜组件内发生正渗透效应。

步骤四、再生：汲取了水份后变稀的稀汲取液进入稀汲取液罐4，少部分稀汲取液由稀汲取液回流泵6打入汲取液再生罐7，大部分稀汲取液由稀汲取液输出泵5送入换热器1，在换热器中1，稀汲取液与高温稀黑液进行热交换而被加热分解为NH₃、CO₂、H₂O；H₂O通过换热器1的管程出口1-4排出，NH₃、CO₂由压缩机3压入汲取液再生罐7，在汲取液再生罐7中与回流的稀汲取液反应生成NH₃HCO₃溶液；NH₃HCO₃溶液达到一定浓度后，进入浓汲取液槽8，继续使用。

步骤五、出料：当浓黑液池12中黑液达到一定量后，启动浓黑液泵13，将浓黑液送到下碱回收工段。

步骤六、重复：重复步骤二到六，维持所述化机浆黑液的正渗透浓缩装置的持续运行。

实施例二：

如图2所示的化机浆黑液的正渗透浓缩装置，本实施例与实施例一的唯一区别在于：膜组件11由三个组件串联而成，其运行方式与实施例一完全一样。本实施例将三个组件串联，可以得到更高浓度的黑液，可以为碱加收工段的蒸发环节节约更多的能量。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种化机浆黑液的正渗透浓缩装置及运行方法，其特征在于：所述化机浆黑液的正渗透浓缩装置由换热器、稀黑液加入泵、压缩机、稀汲取液罐、稀汲取液输出泵、稀汲取液回流泵、汲取液再生罐、浓汲取液槽、浓汲取液注入泵、右过滤器、膜组件、浓黑液池、浓黑液输出泵、稀黑液池、稀黑液注入泵、左过滤器、稀黑液再冷器组成；所述换热器上设置有壳程入口、壳程出口、管程入口、管程出口和气体出口；所述稀黑液加入泵的出口与所述换热器壳程入口连接，所述换热器壳程出口与所述稀黑液再冷器入口连接，所述稀黑液再冷器出口与所述稀黑液池连接，所述稀黑液注入泵入口位于所述稀黑液池底部，所述稀黑液注入泵出口与所述左过滤器入口连接，所述左过滤器出口与所述膜组件正面入口连接，所述膜组件正面出口与所述浓黑液池入口连接，所述浓黑液池底部设有黑液输出泵；所述浓汲取液注入泵入口位于所述浓汲取液槽底部，所述浓汲取液注入泵出口与所述右过滤器入口连接，所述右过滤器出口与所述膜组件背面入口连接，所述膜组件背面出口与所述稀汲取液罐入口连接，所述稀汲取液输出泵的入口和所述稀汲取液回流泵的入口位于所述稀汲取液罐的底部；所述稀汲取液输出泵出口与所述换热器管程入口连接，所述稀汲取液回流泵出口与所述汲取液再生罐入口连接，所述汲取液再生罐出口与所述浓汲取液槽入口连接；所述压缩机入口与所述换热器气体出口连接，所述压缩机出口与所述汲取液再生罐入口连接。

2.根据权利要求1所述的正渗透黑液浓缩装置，其特征在于，所述膜组件为多级串联。

3.一种利用权利要求1所述的装置，进行黑液浓缩的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、汲取液加入：将预先配制好的汲取液(高浓NH₃HCO₃溶液)加入所述浓汲取液槽。

步骤二、黑液加入：用稀黑液加入泵将高温的化机浆黑液经过所述换热器、稀黑液再冷器，加入稀黑液池。

步骤三、浓缩：开启所述稀黑液注入泵和所述浓汲取液注入泵，使汲取液和黑液在膜组件内发生正渗透效应。

步骤四、再生：汲取了水份后变稀的稀汲取液进入所述稀汲取液罐，少部分稀汲取液由所述稀汲取液回流泵打入所述汲取液再生罐，大部分稀汲取液由所述稀汲取液输出泵送入换热器，在换热器中，稀汲取液与高温稀黑液进行热交换而被加热分解为NH₃、CO₂、H₂O；H₂O排出，NH₃、CO₂由所述压缩机压入所述汲取液再生罐，在所述汲取液再生罐中与回流的稀汲取液反应生成NH₃HCO₃溶液；NH₃HCO₃溶液达到一定浓度后，进入浓汲取液槽，继续使用。

步骤五、出料：当所述浓黑液池中黑液达到一定量后，启动所述浓黑液泵，将浓黑液送到下碱回收工段。

步骤六、重复：重复步骤二到六，维持所述化机浆黑液的正渗透浓缩装置的持续运行。

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