CN106830552B - 化学浆黑液湿法碱回收方法 - Google Patents

化学浆黑液湿法碱回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种化学浆黑液湿法碱回收方法，其特征在于：硫燃烧生成SO2，并将其加入黑液，通过酸析木素的工艺，消除黑液中的80％以上的木素。然后再通过生物脱硫的方法，使溶于水中的SO2(即硫酸根/亚硫酸根)转变为单质硫，排出系统，以供循环使用。消除了硫酸根/亚硫酸根的溶液，经苛化后，回用于蒸煮，形成完整的湿法碱回收循环。

Description

化学浆黑液湿法碱回收方法
技术领域
本发明涉及一种造纸黑液碱回收方法，尤其涉及一种化学浆黑液碱回收方法。
背景技术
化学浆黑液碱回收工艺是经典成熟的工艺，几十年来，未有人再进行过新方法的探索。
碱回收的基本流程是：将黑液浓缩-燃烧，去除有机物，剩下的就是碱了。由于黑液中的有机物成份复杂，其燃烧的气体排放物量多且成份复杂，在大气污染形势日益严峻的当下，探索无燃烧过程的碱回收工艺，减少其气态污染物的排放，很有必要。
化学浆黑液碱回收，其本质是“置换”而不是“回收”：NaOH溶液与木材蒸煮后，形成木素钠及有机酸钠等产物，NaOH中的OH-被消耗，通过浓缩-燃烧，将木素钠及有机酸钠转化为Na2CO3，然后，用Ca(OH)2与之反应，生成NaOH和CaCO3。整个过程的本质是将廉价的Ca(OH)2中与钙结合的OH-置换到与钠结合的位置中去。
OH-的置换过程，都是可以在液相反应中进行的，在现有科学原理基础上，只要进行适当的过程设计，实现液相中进行OH-的置换是完全可行的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种化学浆黑液湿法碱回收方法。其特征在于包括以下步骤：
步骤一、生成SO2：燃烧单质硫，生成SO2并使其密封于容器中不外逸；
步骤二、析木素：将生成的的SO2通入化学浆黑液中，使其酸化，木素析出；
步骤三、固液分离：将析出的木素与酸化液分离；
步骤四、厌氧变硫：将酸化液送入厌氧反应器，进行厌氧反应，改变硫的形态；反应所产生的气体密闭收集于封闭的容器内；
步骤五、生物脱硫：对厌氧反应出水进行生物脱硫反应，使硫的形态转变为单质硫；经固液分离后，单质硫脱水备用，脱硫液进入下一步；
步骤六、浓缩：对脱硫液进行浓缩，至需要的Na+离子浓度；
步骤七、苛化：向浓缩液中加入氢氧化钙，至需要的pH；
步骤八、回用：苛化后的上清液回用于生产，固体(即白泥)按常规方式处理；
步骤九、燃烧：将步骤三中的气体及步骤五中生成的单质硫进行燃烧，生产SO2并使其密封于容器中不外逸；重复步骤二。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：没有气态污染物的排放，环境友好。
具体实施方式
实施例：
本实施例的运行方法包括以下步骤：
步骤一、生成SO2：燃烧单质硫，生成SO2并使其密封于容器中不外逸；
步骤二、析木素：将生成的的SO2通入化学浆黑液中，使其酸化，木素析出；
步骤三、固液分离：将析出的木素与酸化液分离；本实施例采用热凝聚-过滤的方式进行。
步骤四、厌氧变硫：将酸化液送入厌氧反应器，进行厌氧反应，改变硫的形态；反应所产生的气体密闭收集于封闭的容器内；
步骤五、生物脱硫：对厌氧反应出水进行生物脱硫反应，使硫的形态转变为单质硫；经固液分离后，单质硫脱水备用，脱硫液进入下一步；
步骤六、浓缩：对脱硫液进行浓缩，至需要的Na+离子浓度；本实施例选用传统的蒸发方式进行浓缩。
步骤七、苛化：向浓缩液中加入氢氧化钙，至需要的pH；
步骤八、回用：苛化后的上清液回用于生产，固体(即白泥)按常规方式处理；
步骤九、燃烧：将步骤三中的气体及步骤五中生成的单质硫进行燃烧，生产SO2并使其密封于容器中不外逸；重复步骤二。
本实施例的工作原理如下：
步骤一、生成SO2：燃烧单质硫，生成SO2并使其密封于容器中不外逸；
步骤二、析木素：将生成的的SO2通入化学浆黑液中，使其酸化，木素析出；
步骤三、固液分离：将析出的木素与酸化液分离；由于析出的木素颗粒极小，因此，需将溶液加热，使木素凝聚，进而进行过滤分离。分离出的木素，可以作为化工原料，也可以进入锅炉燃烧。本专利设计的工艺流程，并不需要将产出的木素作为产品了售以冲抵成本，因此，对木素的处理灵活性很大。
步骤四、厌氧变硫：将酸化液送入厌氧反应器，进行厌氧反应，改变硫的形态；反应所产生的气体密闭收集于封闭的容器内。析完木素后的酸化液，就已经可以回用于制浆了，宋云[1]在91年就通过实验证实了这点。但是，由于酸化液中生成了Na2SO3/Na2SO4，无法进行苛化，不能形成闭环循环，因此，必须进行Na2SO3/Na2SO4的脱除过程。酸化液送入厌氧反应器后，在硫酸盐还原菌/产甲烷菌的作用下，硫酸根/亚硫酸根将被还原成S2-，部分S2-会形成H2S，还有沼气生成。这些气体收集于封闭容器中备用。
步骤五、生物脱硫：对厌氧反应出水进行生物脱硫反应，使硫的形态转变为单质硫；经固液分离后，单质硫脱水备用，脱硫液进入下一步。厌氧出含有COD和S2-，向其中通入空气，在无色硫细菌、丝状硫细菌、光合硫细菌的作用下，消耗部分COD，并将S2-氧化为单质硫，从而实现了硫酸根/亚硫酸根的脱除。
步骤六、浓缩：对脱硫液进行浓缩，至需要的Na+离子浓度；黑液是蒸煮液经洗浆后形成的，洗浆时，加入了清水。为了达到配制蒸煮液的要求，浓缩是必须的。较好的浓缩方式是反渗透，但考虑到工艺的蒸发设备是现成的，因此，本实施选择了传统的蒸发方式进行浓缩。
步骤七、苛化：向浓缩液中加入氢氧化钙，至需要的pH；经过步骤四和五的脱硫，浓缩液脱除了硫酸根/亚硫酸根，此时与Na+配对的阴离子是有机物氧化形成CO2时，溶于水中形成的CO3 2-，正好满足苛化的要求。
步骤八、回用：苛化后的上清液回用于生产，固体(即白泥)按常规方式处理；苛化后的上清液，其有机物的含量是很高的，即上清液并不“干净”，但这种上清液并不影响回用于制浆，而且，这些有机物对木材中的纤维有保护作用，使得制出的纸浆性能好于普通蒸煮液的制出的纸浆。
步骤九、燃烧：将步骤三中的气体及步骤五中生成的单质硫进行燃烧，生产SO2并使其密封于容器中不外逸；重复步骤二。
通过以上步骤，可以看出，硫在第一次加入后，在系统中是循环使用的，因此，本专利并不像普通的酸析木素工艺那样，需要大量的化学品的加入，因此，成本很低。本专利只排出一部分蒸发的水份，其污染负荷比碱回收排出的污冷凝水小的多。本专利不需要昂贵的碱回收炉，设备投资很小。本专利也没有气体污染物的排放。本专利主要过程是一些生物过程，最大的能耗是鼓风，而析出的木素，或可做化工原料，或可作为燃料，因此，其能量收益和经济收益，也比传统的碱回收大。
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 (1)

1.一种化学浆黑液湿法碱回收方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、生成SO2：燃烧单质硫，生成SO2并使其密封于容器中不外逸；
步骤二、析木素：将生成的SO2通入化学浆黑液中，使其酸化，木素析出；
步骤三、固液分离：将析出的木素与酸化液分离；
步骤四、厌氧变硫：将酸化液送入厌氧反应器，进行厌氧反应，将硫酸根和亚硫酸根还原成S2-；反应所产生的气体密闭收集于封闭的容器内；
步骤五、生物脱硫：对厌氧反应出水进行生物脱硫反应，使硫的形态转变为单质硫；经固液分离后，单质硫脱水备用，脱硫液进入下一步；
步骤六、浓缩：对脱硫液进行浓缩，至需要的Na+离子浓度；
步骤七、苛化：向浓缩液中加入氢氧化钙，至需要的pH；
步骤八、回用：苛化后的上清液回用于生产，固体白泥按常规方式处理；
步骤九、燃烧：将步骤四中的气体及步骤五中生成的单质硫进行燃烧，生产SO2并使其密封于容器中不外逸；重复步骤二。
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