CN103665390A - 一种从造纸黑液硫化处理提取木质素磺酸钠方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从造纸制浆黑液硫化处理提取木质素磺酸钠的方法，其特征包括如下步骤：1、将黑液注入反应循环槽中，用泵将黑液泵到反应吸收塔顶部，从设在顶部的溶液分配筛喷淋而下；2、燃硫炉产生的SO₂酸性气体，用抽风机通过管道送入反应塔底，气体在塔内与顶部淋下黑液产生逆向气液反应；3、循环吸收SO₂硫化反应pH值控制在3.5～4.0，4、待反应液泡沫在沉淀槽消失，木质素磺酸化完成凝析沉入槽底，将上层棕色液体排出，得木质素浆料；5、浆料经泵打入压滤机滤出液体，滤饼粉碎后烘干包装得成品。该方法成本低而且实现安全生产，反应后液体为亚硫酸钠溶液，也是制浆原料，压滤木质素后的溶液可配碱制浆，实现循环利用资源。

Description

一种从造纸黑液硫化处理提取木质素磺酸钠方法

技术领域

本发明涉及一种从造纸制浆黑液提取木质素磺酸钠的方法，本工艺是制浆黑液以硫化处理提取木质素磺酸钠的方法。

技术背景

木材主要成份是纤维素和木质素，其中纤维素大约占60％，木质素占40％。在造纸工艺中，木材加工成木片，配碱入蒸球经高温蒸煮，分解出的木质素溶为黑液，经脱除黑液，纤维素用于造纸，黑液经蒸发浓缩后木质素被烧掉，余灰含有残碱，余灰再经石灰荷化，变为稀碱液重复蒸煮制浆，这就是碱回收造纸工艺。

碱回收技术主要的出发点是减少制浆造纸黑液对环境的污染，仅把木质素作为一种低值的燃料燃烧掉，而回收的烧碱又是一种低值产品，从木质素资源利用的角度来看，只是一种低值利用，碱回收技术的另一个局限性是不能用于酸法制浆的废液治理。

多年来，造纸黑液的处理成为众多纸厂共同关注的话题，也是环保部门加强监管的行业之一，很多地方曾经尝试各种解决办法，效果不大，只能寄托于碱回收工艺，因为这样可以根除黑液污染，又能回收残留碱。但是，黑液中的木质素，也因此而被烧掉，浪费了资源。

然而，木质素磺酸钠在工业上用途广泛，主要用途如下：

1、木质素磺酸钠是阴离子表面活性剂，棕黄色粉末。主要用于分散染料和还原染料的分散和填充，具有良好的分散性、耐热稳定性和高温分散性，助磨效果良好，对纤维沾污轻，对偶氮染料还原性小.

木质素磺酸钠还用于分散、还原染料，还可作为酸性染料的稀释剂，颜料分散剂。

2、作为高效混凝土减水剂，比木质素磺酸钙性能优越，适于涵洞、堤坝、水库、机场及高速公路等工程，用作混凝土减水剂：掺水泥重量的0.2-0.3％，可以减少用水量10-15％以上，改善混凝土和易性，提高工程质量。夏季使用，可抑制坍落度损失，一般都与高效减水剂复配使用。

3、用于铅酸蓄电池和碱性蓄电池阴极防缩剂，提高电池的低温急放电容量和使用寿命；

4、用于电镀电解能使镀层均匀，无树状花纹；

5、毛皮工业上作为鞣革剂；

6、锅炉上作为除垢剂；

7、冶金采矿中用于高级浮选剂。

综上所述，木质素在工业上有用途广泛，市场需量大，经济效益高，因此很多造纸企业正寻求提取提取木质素工艺技术，目前市场上的木质素，主要来自以下几方面：

1、亚硫酸盐法制浆造纸：亚硫酸盐法造纸厂排放出来的亚硫酸盐制浆黑液，它含有很多的术质素磺酸钠。传统工艺是采用蒸发浓缩制浆黑液，待其粘凋后采用喷雾干燥制成本质素磺酸钠。也有用凯发膜分离系统直接从黑液中提纯木素磺酸钠，这种工艺能够降低黑液浓缩成本，工艺较简单，但投资大而且维护成本高。

目前在国内采用亚硫酸盐法制浆造纸企业很少，主要是工艺技术要求较高，对设备要求有良好的耐腐蚀性。因此大多造纸企业均采用碱法制浆，因为烧碱制浆对设备腐蚀较少，烧碱制浆排出的黑液呈碱性，目前从碱性黑液提取木质素皆用酸析法：木质素在碱性溶液中以可溶性酚钠盐的形式存在，而加酸时逐渐转变成不溶性的游离酚的状态，从黑液中析出。

利用这一性质，在黑液中加入硫酸，可以使木素析出，进而脱除木素，这就是酸析木素的原理。根据木素在酸性条件下可以从黑液中析出的原理，调节黑液的pH至4.0以下，使木质素析出，再经过沉淀和机械脱水，即可得到湿木质素，再经干燥制成木质素磺酸钠。这种工艺缺点是酸析时反应剧烈，产生大量泡沫，有硫酸溢出，容易造成人身伤害，为防止溢料，只能在小当量状态下反应，因而造成产量低，产品成本较高。由于采用硫酸作原料，设备的耐腐蚀要求高，更重要的在实际操作中，浓硫酸作业时对员工造成很大的危险性，员工有很大心理压力，反应形成酸雾也对周围环境造成污染。

发明内容

本发明是采用含硫物质如：硫磺、硫坭等进行焙烧，产生的二氧化硫酸性气体，与碱性黑液产生气液反应，这就是上述所说的硫化处理方法。

为达上述目的，本发明的技术方案为：

1、将黑液注入反应循环槽中，用泵将黑液泵到反应吸收塔顶部，从设在顶部的溶液分配筛喷淋而下；

2、燃硫炉加入硫坭或硫磺，点火燃烧，即产生SO2酸性气体，用抽风机通过管道送入反应塔底，再由塔底上升顶部排放口，气体上升与顶部淋下黑液产生逆向气液反应，当气体上升到顶部时，SO2已被黑液中残碱吸收完毕，排放口排出的是反应水雾；

3、当循环吸收至槽内溶液pH值降至3.5～4.0时，停止循环反应，将循环反应液用泵移至沉降槽；

4、待反应液泡沫消失，木质素磺酸化完成凝析沉入槽底，将上层棕色液体排出，得木质素浆料；

5、浆料经泵打入压滤机滤出液体，滤饼粉碎后烘干包装得成品。

本发明的优点是：

1、硫磺和硫坭是固体物品，人与之接触不会造成人身伤害；

2、气液反应速度快，可以大规模生产，产品成本低；

3、硫化反应在反应塔中进行，实现安全生产；

4、反应后液体为亚硫酸钠溶液，也是制浆原料，压滤木质素后的溶液可配碱制浆，实现循环利用资源。

5、黑液中残碱与SO2反应生成的亚硫酸钠溶液可与烧碱一起蒸煮制浆，减少用碱量，实际上也是碱回收，只是方式不同。

具体实施方式

硫化处理提取木质素磺酸钠工艺流程为：

硫坭    水雾

↓       ↑

燃硫炉→吸收塔→沉降槽→木质素压滤→粉碎、烘干、包装

          ↓↑    ↓        ↓

黑液→黑液循环槽上层棕液→滤液配碱进蒸球

化学反应方程式：2NaOH+SO₂+H₂O→Na₂SO₃+2H₂O

由工艺流程及反应式中可知：硫坭加入燃硫炉并点火燃烧，用风机抽SO2酸性气体从反应塔底进入，在塔中与黑液产生逆向反应生成亚硫酸钠，各种有机物质即产生化学变化，经反复循环吸收，反应不断进行，溶液中残碱不断减少，亚钠逐渐增多，pH值随之下降，当循环液测定pH值由约11降至3.5～4.0时，硫化反应完成，黑液中残碱已全部转化为亚硫酸钠，这时将循环槽中反应液移至沉降槽，第一批黑液硫化处理完成，循环槽补充新黑液，吸收塔又重复上述工序。由此，当泡沫在沉降槽中全部消失木质素凝析沉淀于槽底，排出上层亚硫酸钠棕黄色液体，底层沉淀浆料再经压滤机压滤，滤饼木质素粉碎后烘干包装成品，亚纳溶液配碱再入蒸球制浆。

本工艺处理方式为间歇性，每一批量处理参数为：

1、黑液浓度≥10波梅度；

2、反应温度40～50度；

3、反应终点：pH值3.5～4.0

在制浆黑液硫化处理实践中，对上述参数作了如下试验：

1、当黑液浓度低于8波梅度时，反应时循环槽产生大量泡沫，并且泡沫冒遍车间，再者，由于浓度低，木质素含量也低，影响产量。当黑液浓度提高到10波梅以上，吸收反应时泡沫量少，木质素含量高，产量增加。

2、硫化反应温度最佳为40～50度，不要超过60度，过高或过低，反应不完全，部份SO2逸出塔顶出口，造成浪费和污染，所以要控制SO2入塔温度，温度过高时要对进风管淋水降温。当温度低时加硫燃烧提高炉温后再循环吸收。

3、硫化反应最佳终点是测定溶液中pH值为准，在实验中，当反应液pH值＞4.0时，木质素转化率低，每m3黑液回收木质素100kg以下；当反应液pH值3.5～4.0时，木质素转化率高，每m3黑液回收木质素150kg以上；当反应液pH值3.5以下，回收木质素未见增多，由此可见，硫化反应最佳终点pH值3.5～4.0。

Claims (3)

1.一种从造纸黑液硫化处理提取木质素磺酸钠方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、将黑液注入反应循环槽中，用泵将黑液泵到反应吸收塔顶部，从设在顶部的溶液分配筛喷淋而下；

(2)燃硫炉加入硫坭或硫磺，点火燃烧，即产生SO2酸性气体，用抽风机通过管道送入反应塔底，再由塔底上升顶部排放口，气体上升与顶部淋下黑液产生逆向气液反应，当气体上升到顶部时，SO2已被黑液中残碱吸收完毕，排放口排出的是反应水雾；

(3)当循环吸收至槽内溶液pH值降至3.5～4.0时，停止循环反应，将循环反应液用泵移至沉降槽；

(4)待反应液泡沫消失，木质素凝析沉入槽底，将上层棕色液体排出，得木质素浆料；

(5)浆料经泵打入压滤机滤出液体，滤饼粉碎后烘干包装得成品。

2.根据权利要求1所述的从造纸黑液硫化处理提取木质素磺酸钠方法，其特征在于：

所述的含硫原料为：

(1)硫磺，含S＞80％；

(2)硫坭，含S＞60％；

3.根据权利要求2所述的从造纸黑液硫化处理提取木质素磺酸钠方法，其特征在于：

(1)黑液浓度≥10波梅度；

(2)反应温度40～50度；

(3)反应终点：pH值3.5～4.0。