CN109021146A

CN109021146A - 用于粘胶纤维生产过程中压榨废碱液回收的方法及其装置

Info

Publication number: CN109021146A
Application number: CN201810864024.XA
Authority: CN
Inventors: 苏战华; 苏仲民; 黄艳君
Original assignee: LIAONING LAVENDER ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: LIAONING LAVENDER ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明涉及一种用于粘胶纤维生产过程中压榨废碱液回收的方法及其装置。装置包括依次连接的碱膜回收系统、膜分离系统和喷雾干燥系统；其中，碱膜回收系统中设置有碱回收膜元件，用于逐级过滤废碱液中的半纤维素；膜分离系统用于将碱膜回收系统处理得到的产物中的半纤维素截留后浓缩；喷雾干燥系统用于干燥截留浓缩后的半纤维素，最终得到半纤维素粉。采用本发明提供的技术方案，将特制的碱专用膜设计成与压榨废碱液相匹配的流道，不仅能够显著降低系统运行中膜的污堵，最大限度的回收胶纤维生产过程中压榨废碱液中的碱液，而且压榨废碱液中的半纤维素也可以经提取后完全回收利用；即本发明整个工艺真正实现了无废物排放和资源全部回收利用。

Description

用于粘胶纤维生产过程中压榨废碱液回收的方法及其装置

技术领域

本发明涉及粘胶纤维生产过程中的废物回收技术领域，具体涉及一种用于粘胶纤维生产过程中压榨废碱液回收的方法及其装置。

背景技术

在化学浆(木浆、棉浆、草浆、芦苇浆等植物纤维素)为原料的粘胶纤维生产过程中，采用碱液对纤维素进行处理(浸渍、压榨)是制造粘胶纤维的第一步。然而，半纤维素浓度过高，会对粘胶纤维生产工艺和成品质量产生及其不利的影响，因此必须在浸渍工艺中用碱液将半纤维素溶出，才能获得高强度的纤维素。基于此，在粘胶纤维生产过程中会产生大量的富含半纤维素的高浓度压榨废碱液。

压榨废碱液中的主要成分为氢氧化钠和半纤维素；所以在生产粘胶纤维时，需要在工艺环节中设置压榨碱液净化设备，从浸渍碱液系统中分离出来一定量的半纤维素。而针对压榨过程中产生的含半纤维素的高浓度废碱，为降低生产成本，减少碱耗，目前主要有以下处理工艺：超滤、纳滤、扩散渗析以及电渗析法分离碱和半纤维素；然而，上述工艺均不同程度的存在以下几种问题：(1)碱回收效率低：扩散渗析主要靠浓度差推动碱回收，效率较低；(2)污堵情况严重：常规电渗析工艺由于半纤维素在碱性条件下是以带电离子形式存在，在电场作用下会发生迁移，吸附在膜表面，造成污堵；(3)运行费用高，寿命短：常规纳滤系统运行费用高，纳滤膜使用寿命短；(4)常规纳滤系统对压榨废碱液中的碱浓度和半纤维素的浓度有硬性要求。

综上，提供一种新型的能够用于粘胶纤维生产过程中压榨废碱液回收的方法显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种用于粘胶纤维生产过程中压榨废碱液回收的方法及其装置。采用本发明提供的技术方案，将特制的碱专用膜设计成与压榨废碱液相匹配的流道，不仅能够显著降低系统运行中膜的污堵，将粘胶纤维生产过程中压榨废碱液中的碱液最大限度的回收，而且压榨废碱液中的半纤维素也可以进行提取后完全回收利用；即本发明整个工艺真正实现了无废物排放和资源全部回收利用。此外，本发明工艺在碱浓度低至15～20g/L的情况下仍能稳定运行。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于废碱液回收的装置，装置包括碱膜回收系统、膜分离系统和喷雾干燥系统，且碱膜回收系统、膜分离系统和喷雾干燥系统依次连接；其中，碱膜回收系统中设置有碱回收膜元件，用于逐级过滤废碱液中的半纤维素；膜分离系统用于将碱膜回收系统处理后的产物中的半纤维素截留后浓缩；喷雾干燥系统用于干燥截留浓缩后的半纤维素，得到半纤维素粉。

优选地，碱膜回收系统包括数个串联的碱膜回收装置，且优选串联四个；其中，第一碱膜回收装置用于截留废碱液中的半纤维素，得到第一浓缩液；第二碱膜回收装置用于截留第一浓缩液中的半纤维素，得到第二浓缩液；第三碱膜回收装置用于截留第二浓缩液中的半纤维素，得到第三浓缩液；第四碱膜回收装置用于截留第三浓缩液中的半纤维素，得到高倍浓缩液。

优选地，还包括补水系统：补水系统设置于相邻的两个碱膜回收装置之间，用于将浓缩液与水混合后进入下一级碱膜回收装置。

优选地，碱回收膜元件为特种耐碱滤膜，结构为卷式膜元件。

第二方面，本发明提供一种用于废碱液回收的方法，采用本发明提供的装置，包括以下步骤：S101：将废碱液送入第一碱膜回收装置，得到第一浓缩液和第一净碱液；S102：将第一浓缩液与水混合后送入第二碱膜回收装置，得到第二浓缩液和第二净碱液；S103：将第二浓缩液与水混合后送入第三碱膜回收装置，得到第三浓缩液和第三净碱液；S104：将第三浓缩液与水混合后送入第四碱膜回收装置，得到高倍浓缩液和第四净碱液；S105：将高倍浓缩液加水稀释或经降温处理，使半纤维素析出，得到半纤维素乳化液；S106：将乳化液中的半纤维素通过膜分离系统截留并浓缩，之后经喷雾干燥系统处理后得到半纤维素粉。

优选地，将各步骤得到的净碱液回收后重新利用。

优选地，第一浓缩液中，NaOH含量为150～280g/L，半纤维素含量为35～85g/L；第一净碱液中，NaOH含量为150～280g/L，半纤维素含量为3～6g/L；第二浓缩液中，NaOH含量为75～140g/L，半纤维素含量为35～85g/L；第二净碱液中，NaOH含量为75～140g/L，半纤维素含量为1～5g/L；第三浓缩液中，NaOH含量为37～70g/L，半纤维素含量为35～85g/L；第三净碱液中，NaOH含量为37～70g/L，半纤维素含量为1～5g/L；高倍浓缩液中，NaOH含量为18～35g/L，半纤维素含量为35～85g/L；第四净碱液中，NaOH含量为18～35g/L，半纤维素含量为1～5g/L。

优选地，废碱液为粘胶纤维生产过程中的压榨废碱液；且压榨废碱液中，NaOH浓度为200～250g/L，半纤维素浓度为30～40g/L。

本发明提供的上述技术方案具有以下优点：

(1)申请人经过大量研究发现：采用本发明提供的技术方案，将特制的碱专用膜设计成与压榨废碱液相匹配的流道，不仅能够显著降低系统运行中膜的污堵，将粘胶纤维生产过程中压榨废碱液中的碱液最大限度的回收，而且压榨废碱液中的半纤维素也可以进行提取后完全回收利用；即本发明整个工艺真正实现了无废物排放和资源全部回收利用。此外，本发明工艺在碱浓度低至15～20g/L的情况下仍能稳定运行。

(2)本发明整个工艺做到无废物排放，全部可以回收利用；回收得到的半纤维素可以重新利用，且各步骤得到的净碱液也可回收后重新利用。此外，本发明碱膜回收系统均采用碱回收专用膜元件，完全避免了常规纳滤膜在运行过程中产生的污堵等问题，能够保证系统膜的使用寿命，从而有效降低运行成本。

(3)本发明碱膜回收系统中设有碱回收专用膜元件，采用宽流道抗污堵的设计，使废碱液回收过程运行的更加稳定，膜元件使用寿命长且运行成本更低。此外，本发明也很好的解决了传统废碱液回收工艺中采用酸中和后产生的废盐等废物排放问题；且本发明工艺在回收废碱液的同时提取半纤维素，减少有机物的排放，大幅度降低了传统碱回收工艺过程中污水处理难度和处理费用。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明用于废碱液回收装置的结构示意图；

其中：

1、压榨废碱液来料；2、第一碱膜回收装置；3、第二碱膜回收装置；4、第三碱膜回收装置；5、第四碱膜回收装置；6、膜分离系统；7、喷雾干燥系统；8、纯净水补水；9、补水降温系统。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本发明的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

本发明提供一种用于废碱液回收的装置，如图1所示，包括碱膜回收系统、膜分离系统和喷雾干燥系统，且碱膜回收系统、膜分离系统和喷雾干燥系统依次连接；其中，碱膜回收系统中设置有碱回收膜元件，用于逐级过滤废碱液中的半纤维素；膜分离系统6用于将碱膜回收系统处理后的产物中的半纤维素截留后浓缩；喷雾干燥系统7用于干燥截留浓缩后的半纤维素，得到半纤维素粉。

在本发明的进一步实施方式中，碱膜回收系统包括数个串联的碱膜回收装置，且优选串联四个；其中，第一碱膜回收装置2用于截留废碱液中的半纤维素，得到第一浓缩液；第二碱膜回收装置3用于截留第一浓缩液中的半纤维素，得到第二浓缩液；第三碱膜回收装置4用于截留第二浓缩液中的半纤维素，得到第三浓缩液；第四碱膜回收装置5用于截留第三浓缩液中的半纤维素，得到高倍浓缩液。

在本发明的进一步实施方式中，还包括补水系统8：补水系统设置于相邻的两个碱膜回收装置之间，用于将浓缩液与水混合后进入下一级碱膜回收装置。

另外，针对本发明提供的装置，申请人专门提供了用于废碱液回收的方法，包括以下步骤：

S101：将压榨废碱液来料1送入第一碱膜回收装置，得到第一浓缩液和第一净碱液；其中，第一浓缩液中，NaOH含量为150～280g/L，半纤维素含量为35～85g/L；第一净碱液中，NaOH含量为150～280g/L，半纤维素含量为3～6g/L。

S102：将第一浓缩液与纯水混合后送入第二碱膜回收装置，得到第二浓缩液和第二净碱液；其中，第二浓缩液中，NaOH含量为75～140g/L，半纤维素含量为35～85g/L；第二净碱液中，NaOH含量为75～140g/L，半纤维素含量为1～5g/L。

S103：将第二浓缩液与纯水混合后送入第三碱膜回收装置，得到第三浓缩液和第三净碱液；其中，第三浓缩液中，NaOH含量为37～70g/L，半纤维素含量为35～85g/L；第三净碱液中，NaOH含量为37～70g/L，半纤维素含量为1～5g/L。

S104：将第三浓缩液与纯水混合后送入第四碱膜回收装置，得到高倍浓缩液和第四净碱液；其中，高倍浓缩液中，NaOH含量为18～35g/L，半纤维素含量为35～85g/L；第四净碱液中，NaOH含量为18～35g/L，半纤维素含量为1～5g/L。

S105：将高倍浓缩液加水稀释或经补水降温系统9进行降温处理，使半纤维素析出，得到半纤维素乳化液。

S106：将乳化液中的半纤维素通过膜分离系统截留并浓缩，之后经喷雾干燥系统处理后得到半纤维素粉，将各净碱液回收后重新利用。

下面结合具体实施方式进一步说明：

本实施例提供一种用于废碱液回收的方法，采用图1所示装置，包括以下步骤：

S101：将粘胶纤维生产过程中压榨废碱液送入第一碱膜回收系统，压榨废碱液的水量为1000m³/d，NaOH浓度为220g/L、半纤维素浓度为35g/L，该废碱液经过第一碱膜回收系统，其中半纤维素被系统中的碱膜截留，净碱液透过碱膜收集至净碱罐中回用到生产过程中；所得500m³/d净碱液中NaOH含量为220g/L，半纤维素含量为1g/L。截留的半纤维素形成浓缩液收集至浓缩液罐中。所得500m³/d浓缩液中NaOH含量为220g/L，半纤维素含量为69g/L。

S102：将第一浓缩液加入500m³/d纯水后送入第二碱膜回收系统，经过碱膜回收系统，得到第二浓缩液和第二净碱液；所得500m³/d净碱液中NaOH含量为110g/L，半纤维素含量为1g/L；将截留的半纤维素形成高倍浓缩液收集至浓缩液罐中，所得500m³/d第二浓缩液中NaOH含量110g/L，半纤维素含量为68g/L。

S103：将第二浓缩液与500m³/d纯水混合后送入第三碱膜回收装置，得到第三浓缩液和第三净碱液；所得500m³/d净碱液中NaOH含量为55g/L，半纤维素含量为1g/L；将截留的半纤维素形成高倍浓缩液收集至浓缩液罐中，所得500m³/d第三浓缩液中NaOH含量55g/L，半纤维素含量为67g/L。

S104：将第三浓缩液与500m³/d纯水混合后送入第四碱膜回收装置，得到高倍浓缩液和第四碱液；所得净碱液中NaOH含量为27.5g/L，半纤维素含量为1g/L。截留的半纤维素形成500m³/d高倍浓缩液收集至浓缩液罐中。所得高倍浓缩液中NaOH含量27.5g/L，半纤维素含量为66g/L。

S105：将高倍浓缩液加水稀释或经降温处理，使半纤维素析出，得到半纤维素乳化液。

S106：将乳化液中的半纤维素通过膜分离系统截留并浓缩至245g/L，之后经喷雾干燥系统处理后得到半纤维素干粉33t/d，将各净碱液回收后重新利用。

综上，采用本发明提供的技术方案，将特制的碱专用膜设计成与压榨废碱液相匹配的流道，不仅能够显著降低系统运行中膜的污堵，将粘胶纤维生产过程中压榨废碱液中的碱液最大限度的回收，而且压榨废碱液中的半纤维素也可以进行提取后完全回收利用；即本发明整个工艺真正实现了无废物排放和资源全部回收利用。

在本说明书的描述中，需要理解的是，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种用于废碱液回收的装置，其特征在于：

所述装置包括碱膜回收系统、膜分离系统和喷雾干燥系统，且所述碱膜回收系统、所述膜分离系统和所述喷雾干燥系统依次连接；

其中，所述碱膜回收系统中设置有碱回收膜元件，用于逐级过滤废碱液中的半纤维素；所述膜分离系统用于将所述碱膜回收系统处理后的产物中的半纤维素截留后浓缩；所述喷雾干燥系统用于干燥所述截留浓缩后的半纤维素，最终得到半纤维素粉。

2.根据权利要求1所述的用于废碱液回收的装置，其特征在于：

所述碱膜回收系统包括数个串联的碱膜回收装置，且优选串联四个；

其中，第一碱膜回收装置用于截留废碱液中的半纤维素，得到第一浓缩液；第二碱膜回收装置用于截留所述第一浓缩液中的半纤维素，得到第二浓缩液；第三碱膜回收装置用于截留所述第二浓缩液中的半纤维素，得到第三浓缩液；第四碱膜回收装置用于截留所述第三浓缩液中的半纤维素，得到高倍浓缩液。

3.根据权利要求2所述的压榨废碱液回收的装置，其特征在于，还包括补水系统：

所述补水系统设置于相邻的两个碱膜回收装置之间，用于将浓缩液与水混合后进入下一级碱膜回收装置。

4.根据权利要求1～3任一项所述的用于废碱液回收的装置，其特征在于：

所述碱回收膜元件为特种耐碱滤膜，结构为卷式膜元件。

5.一种用于废碱液回收的方法，其特征在于，采用权利要求2～4任一项所述装置，包括以下步骤：

S101：将废碱液送入第一碱膜回收装置，得到第一浓缩液和第一净碱液；

S102：将所述第一浓缩液与水混合后送入第二碱膜回收装置，得到第二浓缩液和第二净碱液；

S103：将所述第二浓缩液与水混合后送入第三碱膜回收装置，得到第三浓缩液和第三净碱液；

S104：将所述第三浓缩液与水混合后送入第四碱膜回收装置，得到高倍浓缩液和第四净碱液；

S105：将所述高倍浓缩液加水稀释或经降温处理，使半纤维素析出，得到半纤维素乳化液；

S106：将所述乳化液中的半纤维素通过膜分离系统截留并浓缩，之后经喷雾干燥系统处理后得到半纤维素粉。

6.根据权利要求5所述的用于废碱液回收的方法，其特征在于，还包括：

将各步骤得到的净碱液回收后重新利用。

7.根据权利要求5所述的用于废碱液回收的方法，其特征在于，还包括步骤：

所述第一浓缩液中，NaOH含量为150～280g/L，半纤维素含量为35～85g/L；所述第一净碱液中，NaOH含量为150～280g/L，半纤维素含量为3～6g/L；

所述第二浓缩液中，NaOH含量为75～140g/L，半纤维素含量为35～85g/L；所述第二净碱液中，NaOH含量为75～140g/L，半纤维素含量为1～5g/L；

所述第三浓缩液中，NaOH含量为37～70g/L，半纤维素含量为35～85g/L；所述第三净碱液中，NaOH含量为37～70g/L，半纤维素含量为1～5g/L；

所述高倍浓缩液中，NaOH含量为18～35g/L，半纤维素含量为35～85g/L；所述第四净碱液中，NaOH含量为18～35g/L，半纤维素含量为1～5g/L。

8.根据权利要求5所述的用于废碱液回收的方法，其特征在于：

所述废碱液为粘胶纤维生产过程中的压榨废碱液。

9.根据权利要求8所述的用于废碱液回收的方法，其特征在于：

所述压榨废碱液中，NaOH浓度为200～250g/L，半纤维素浓度为30～40g/L。