CN111542662A - 用于调节浆厂的S/Na平衡的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于调节硫酸盐浆厂的S/Na平衡的方法和系统，其中首先用含有碱性试剂的含水洗涤溶液洗涤含有硫化合物的浆厂CNCG流，从而产生含有硫化物的含水废洗涤溶液，然后在生物反应器中通过硫氧化微生物进行氧化，从而获得含有元素硫的含水悬浮液，可以从该含水悬浮液中分离出沉淀物形式的元素硫，而残留的溶液可用于补充含水洗涤溶液。
Description
技术领域
本发明涉及用于调节浆厂的S/Na平衡的方法和系统。本发明的一些方面涉及用于从浆厂CNCG流中分离硫的方法和系统。本发明的一些方面涉及用于在浆厂内对CNCG流中分离的硫化合物进行生物氧化的方法和系统。
背景技术
工业制浆工艺，特别是化学制浆工艺，用于从木质原料中除去半纤维素和木质素，以提供纤维素纤维。化学蒸煮工艺，特别是硫酸盐蒸煮，使用高温和制浆化学品的组合来破坏木质素的化学键(木质素是木材中的一种将纤维素纤维结合在一起的天然生物聚合物)。在硫酸盐蒸煮工艺中，将木质材料在蒸煮器中与制浆化学品的水溶液混合，然后用蒸汽加热。硫酸盐工艺的一个实例是Kraft制浆工艺，其中主要的制浆化学品是氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na2S)。化学蒸煮工艺将纤维素纤维与木质素和半纤维素成分分离，并产生废蒸煮液，称为黑液。然后将含有废蒸煮化学品和副产物的该液体浓缩并通常燃烧以再循环蒸煮化学品。蒸煮化学品的再循环通常被称为浆厂的液体循环或化学品回收循环。
由于有关环境保护的法规越来越严格，现代浆厂需要更仔细地循环化学品，并设法减少硫化合物在环境中的积累。用于处理在浆厂工艺中形成的含硫侧流的常规方法是将侧流作为飞灰倾倒或者将含硫侧流再循环至其他工艺用于生产工业化学品。硫回收的一个实例是恶臭气体的燃烧，这些恶臭气体是作为浆生产过程的副产品而形成的。恶臭气体的燃烧产生了含有硫氧化物的烟道气，可以将硫氧化物回收并进一步用于制造例如硫酸。亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠和石膏是可以由浆厂的含硫侧流生产的可能的产物的其他实例。然而，将浆厂烟道气或含硫侧流精炼成更有价值的化学品需要大量的资本投资和独立的化工设备。从环境的角度来看，精炼可能还会有问题。此外，这种投资是耗时的，并且可能难以改造成常规浆厂中已经存在的工艺。
硫是硫酸盐浆厂的化学蒸煮过程中的关键化学品，并且需要连续不断地从化学品回收循环中去除并补充。与用于从浆厂中回收硫的常规方法有关的一个特殊缺点是伴随的化学蒸煮过程中钠的损失，钠通常与硫一起被回收。这导致蒸煮化学品中两种关键元素的损失，这对于浆厂的S/Na平衡是不希望的。因此，鉴于更严格的法规，如何减少化学品回收循环中的总硫含量以及如何改善浆厂的S/Na平衡一直是个难题。硫在化学品回收循环中的积累对于浆厂的有效运行是一个持续的挑战。因此，需要一种用于控制浆厂的S/Na平衡的成本有效且环境友好的方法和系统，其更易于在常规浆厂的现有工艺上实施。
发明内容
可以通过提供一种方法和系统来解决上文公开的问题，该方法和系统能够通过将硫化合物以硫化物的形式从浆厂CNCG流中分离并用微生物将硫化物氧化成元素硫来调节浆厂的S/Na平衡。一个优点是，可以以更简单和更快速的方式来实现调节浆厂的S/Na平衡。另一个优点是通过这种方式，可以在不损失钠的情况下回收硫。这减少了添加补充NaOH来调节浆厂的硫化度的需要，从而降低了成本并能够避免不必要的化学品的使用。因此，能够以成本有效且环境友好的方式调节浆厂的S/Na平衡。
浓缩的不可冷凝气体(以下称为CNCG)是在浆厂的工艺中形成的恶臭气体。CNCG包含硫化合物、木材有机物、空气和水蒸气。CNCG的硫化合物可能源自例如蒸煮器(digesters)、蒸煮(cooking)和蒸发器。通常，浓缩的气体在浆厂回收锅炉中、在单独的炉中或在石灰窑中收集和燃烧。每年在浆厂中形成的恶臭气体可能包含数百万吨的元素硫。其中大部分以CNCG为代表。因此，浆厂CNCG流是一种通过分离和回收硫化合物来调节浆厂的S/Na平衡的具有吸引力的原材料。
处理硫化合物的常规方法是飞灰倾倒和生产有用的化学品，例如NaHSO3或H2SO4。所生产的化学品可以在浆厂使用，例如用于浆漂白，或者，所生产的化学品可以在浆厂外部的外部工艺中使用。与从浆厂中回收硫的常规方法有关的一个问题是钠与回收的硫一起损失。因此，需要一种可以在不损失钠的情况下回收硫的方法和系统。这是通过以其元素形式回收硫来实现的。此外，当从浆厂CNCG流中以元素硫的形式除去硫时，该材料呈非常紧凑且致密的形式，易于现场存储或大量运输到已有的化工设备进行化学品生产。元素硫还处于可以容易地用于各种化学反应中的形式。因此，浆厂CNCG流(该流已被处理为包含硫化物的水溶液形式)的生物氧化提供了一种成本有效且环境友好的方法来回收和再循环硫。
用微生物通过生物氧化来生产元素硫是一种成本有效、空间节省且技术上简单的解决方案。具有特定组成的CNCG流构成了浆厂硫平衡系统的一部分。制浆过程中释放的CNCG有毒，且具有非常低的气味检测阈值。排入大气的CNCG可能会对周围社区造成伤害、环境破坏和异味滋扰。除了CNCG的毒性和腐蚀性之外，它们还具有爆炸性。因此，通过在浆厂环境中以生物方式从CNCG流中生产元素硫来实现这种调节浆厂S/Na平衡的技术上简单的解决方案，需要考虑几个方面。
根据本发明的一方面，首先用含有碱性试剂的含水洗涤溶液洗涤含有硫化合物的浆厂CNCG流。硫化合物与碱性试剂反应，从而生成含有硫化物(例如Na2S和NaHS)的含水废洗涤溶液。当硫化物反应时，其自身从气相转移到液相中，从而可以获得选择性的硫化物转化。然后，在生物反应器中通过硫氧化微生物将含有硫化物的含水废洗涤溶液生物氧化，从而形成元素硫。然后可以回收元素硫。当使用单独的生物反应器从浆厂的CNCG流中分离硫化合物时，该方法更易于在常规浆厂的现有工艺中实施。
因此，提供了一种用于调节硫酸盐浆厂的S/Na平衡的方法，该方法包括：
-将含有硫化合物的浆厂CNCG流提供到洗涤器中，
-在洗涤器中用含有碱性试剂的含水洗涤溶液洗涤含有硫化合物的浆厂CNCG流，由此至少一些硫化合物与碱性试剂反应，从而产生CNCG流衍生物和含有硫化物的含水废洗涤溶液，
-将含有硫化物的含水废洗涤溶液引入到位于洗涤器下游的生物反应器中，
-在生物反应器中，通过硫氧化微生物在氧化反应中将含有硫化物的含水废洗涤溶液进行生物氧化，从而获得含有元素硫的含水悬浮液，和
-在位于生物反应器下游的硫分离单元中，从含水悬浮液中分离元素硫，从而获得残留的溶液和含有元素硫的沉淀物。
在所附权利要求中进一步描述了根据本发明的目的。
附图的简要说明
图1通过示例的方式示出了被配置为调节浆厂的S/Na平衡的系统的流程图，
图2通过示例的方式示出了被配置为调节浆厂的S/Na平衡的另一系统的流程图，
图3通过示例的方式示出了被配置为从硫酸盐浆厂CNCG流中分离硫的洗涤器，
图4通过示例的方式示出了被配置为从硫酸盐浆厂CNCG流中分离硫的生物反应器。
这些图是示意性的。数字不为任何特定的比例。
详细说明
术语“洗涤器”是指一种空气污染控制装置，其用于从浆厂废气流中去除颗粒或化合物。可以将含水溶液引入到洗涤器中，以将不想要的污染物从气流中收集到含水废洗涤溶液中。
术语“浓缩的不可冷凝气体”或CNCG是指作为制浆过程的副产品而产生的恶臭的含硫化合物，其被捕获并消除以符合环境标准。不可冷凝气体是在捕获的气体已被冷却且较重的成分已被冷凝后剩余的残留物。浓缩的不可冷凝气体通常在浆厂的蒸煮器和蒸发器区域形成，例如，当黑液被浓缩以增加燃烧的干固体含量时。CNCG包含总还原硫(TRS)。CNCG可以包括例如硫化氢(H2S)、甲硫醇(CH3SH)、二甲基硫醚(CH3SCH3)和二甲基二硫化物(CH3SSCH3)。下表1列出了来自浆厂A、B和C的CNCG分析的实例。从表1可以明显看出，GNGC流中各种含硫化合物的量在不同的浆厂之间可能会有所不同。但是，在表1的所有浆厂中，含硫化合物的含量相当可观。
表1.来自浆厂A、B和C的CNCG分析的实例。符号“*”表示该组分未被分析或低于分析的检测水平。
| 组分 | A(ppm) | B(ppm) | C(ppm) |
| H<sub>2</sub>S | 50 000 | 81 300 | 81 300 |
| CH<sub>3</sub>SH | 80 900 | 110 000 | 188 300 |
| CH<sub>3</sub>SCH<sub>3</sub> | 22 000 | 50 000 | 116 000 |
| CH<sub>3</sub>SSCH<sub>3</sub> | 800 | 30 000 | 3 000 |
| C<sub>10</sub>H<sub>16</sub> | 1 900 | * | * |
| CH<sub>3</sub>OH | * | * | * |
| O<sub>2</sub> | * | * | * |
| NH<sub>3</sub> | * | * | * |
| H<sub>2</sub>O | 20 000 | 330 000 | * |
| CO<sub>2</sub> | * | * | * |
术语“效率”是指产出与总投入的量化比例。除非另有说明，否则本上下文中的效率以给定的总输入量可以产生的理论最大值的百分比计算。换句话说，效率被表示为理想情况下可以预期的结果的百分比。
术语“质量流速”是指每单位时间通过的物质的质量。
术语“充气”是指供应氧气或空气。充气是使空气流过液体、与液体混合或溶解在液体中从而使氧气转移到液体(例如水溶液)中的过程。
在本说明书的上下文中，术语“硫化物”是指包含HS-或S2-部分的化合物或物质。这些化合物或物质包括例如NaHS和Na2S以及它们的水合物。
在化学浆生产中使用大量的化学品，并且需要对这些化学品进行回收和再利用。用于制造漂白化学浆的方法包括制浆、洗涤、筛分、漂白和清洁阶段。浆厂的化学品回收系统中的主要工艺单元是黑液的蒸发、蒸发的液体在回收锅炉中的燃烧以及苛性化(包括生石灰的产生)。
回收锅炉用于回收蒸煮化学品。在燃烧时，蒸煮化学品在回收锅炉的底部形成熔融的“熔融物”。熔融物可以溶解在液体中。由于特征性的绿色，如此形成的液体可以被称为绿液。绿液可用于制备用于制浆过程的白液。这些废蒸煮化学品的循环被称为液体循环。液体循环被设计为回收制浆中使用的化学品。尤其是，回收锅炉旨在回收碳酸钠(Na2CO3)和硫化钠(Na)。将绿液澄清并用生石灰苛性化，在此过程中，将Na2CO3转化为NaOH。除NaOH和Na2S外，白液还包含其他钠盐，例如硫酸钠(Na2SO4)，以及少量的亚硫酸盐和氯化物。但是，液体循环本身无法回收挥发性的硫化合物。
在化学浆生产中，蒸煮用于通过使用化学品和热量以去除与纤维结合的木质素以及去除木材提取物(其稍后可能在工艺中引起泡沫和沉淀)而在蒸煮器中从木片中回收纤维。因此，在制浆过程中通常使用溶解尽可能多的木质素和尽可能少的纤维素的化学品。通常，用于制造漂白化学浆的方法包括制浆、洗涤、筛分、漂白和清洁阶段。如今，硫酸盐蒸煮(也称为Kraft蒸煮或制浆)是最常用的浆生产方法，它使用氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na2S)的混合物。蒸煮过程可以基于包括一个蒸煮器或几个蒸煮器的间歇蒸煮或连续蒸煮。该过程所需的化学品以混合物形式使用，该混合物被称为白液。
在制浆过程中，白液的硫化钠(Na2S)和氢氧化钠(NaOH)与水根据式1和2反应，形成硫氢根(HS-)和氢氧根(OH-)。
Na2S+H2O→2Na++HS-+OH- (式1)
NaOH→Na++OH- (式2)
制浆过程的结果是形成黑液。来自蒸煮器的浆包含纤维和废蒸煮液(黑液)。黑液在随后的洗涤中从浆中去除。废蒸煮化学品与溶解的有机物质一起在本色浆(brownstock)洗涤阶段从纤维中洗掉。
蒸发包含废蒸煮液以及任选的逆流洗涤液体的黑液，并且蒸发形成浓缩的黑液。黑液可以在蒸发设备中浓缩至65-75％的干固体含量(DS)。黑液可以通过使用热处理和加压蒸发浓缩至超过80％DS。在热处理中，一些可燃材料分离为不可冷凝的气体(NCG)，其包含还原的硫化合物。
来自黑液蒸发器和蒸煮设备的冷凝物通常包含TRS、甲醇和其它挥发性有机化合物。冷凝物可以在汽提塔中处理。在汽提塔中，可以回收包含在冷凝物中的H2S。汽提塔可以与黑液蒸发集成。浓缩的黑液可在回收锅炉中燃烧。
具有高硫含量的黑液的处理和燃烧会释放出二氧化硫和包括还原的硫化合物例如硫化氢(H2S)、甲硫醇(CH3SH)、二甲基硫醚(CH3SCH3)和二甲基二硫化物(CH3SSCH3)的恶臭气体。
恶臭气体可以被分为强(浓缩)气体和弱(稀释)气体。弱恶臭气体通常是指硫浓度低于0.5g/m3的气体。强恶臭气体中的硫浓度通常高于5g/m3。浓缩气体可能来自蒸煮器、蒸发装置和冷凝物汽提塔。稀释气体举例而言可以来自例如木屑预蒸、筛分、浆洗涤、熔融物溶解槽和各种罐的通风。
硫平衡控制在浆厂中很重要。随着将硫引入到蒸煮工艺中，还必须从化学品回收循环中去除硫，以避免循环中过多的硫含量。化学品回收循环中过多的硫含量和不必要的低硫含量都可能导致操作问题，导致例如制浆液质量差、工厂能耗增加以及工厂生产能力下降。浆厂的S/Na平衡与硫化度有关。硫化度是浆厂白液中Na2S和活性碱之间的比例的百分比值。活性碱是指NaOH和Na2S。硫化度通常可以在20-50％之间变化。通过向化学品回收循环中添加补充的NaOH，可以将浆厂的硫化度保持在期望的水平。然而，这导致额外的成本并且需要不必要的化学品的使用。式3可以用于表示浆厂的硫化度。Na2S和NaOH的量可以以NaOH当量的克数或干木材的百分比表示。可以使用标准NaOH SCAN-N 30:85和Na2S SCAN-N31:94确定浆厂的硫化度。
根据浆厂的硫化度，相对于每吨风干浆，恶臭气体可能总共含有1.5-10kg元素硫(S/Adt)。通常，元素硫含量可以在3-4kg/Adt之间。因此，在每年生产一百万吨风干浆的示例性浆厂中，每年形成的恶臭气体通常可以包含3-4百万吨元素硫。
通常，浓缩气体在回收锅炉中、在单独的炉中或在石灰窑中收集和燃烧。通常采用的去除或回收硫的方法是飞灰倾倒、NaHSO3的生产及其在漂白中的利用以及现场生产H2SO4。
本说明书公开了通过用于从浆厂的化学品回收循环中去除硫化合物以及用于将硫化合物加工成高内在价值的元素硫的方法和系统来调节浆厂的S/Na平衡。化学上，除了一些稀有金属和稀有气体之外，硫与几乎所有元素发生反应。元素硫可以用作其他化学品(例如硫酸)的前体。此外，所公开的方法和系统能够在不损失钠的同时回收硫。回收硫而不回收钠可用于调节浆厂的S/Na平衡。
图1和2通过示例的方式示出了用于调节硫酸盐浆厂的S/Na平衡的系统100、200。系统100、200包括洗涤器102、202；位于洗涤器102、202下游的生物反应器105、205；和位于生物反应器105、205下游的硫分离单元107、207。
在可由系统100、200实施的方法中，向洗涤器102、202中提供含有硫化合物的浆厂CNCG流101、201。浆厂CNCG流101、201可以来自蒸发、蒸煮和/或臭味(foul)冷凝物汽提。在进入洗涤器102、202之前，浆厂CNCG流101、201可以具有高于室温的温度，优选地在40至50℃的范围内。浆厂CNCG流101、201可以包含以下至少一种或多种：H2S、CH3SH、CH3SCH3、CH3SSCH3。
在每年生产一百万吨风干浆的示例性浆厂中，浆厂CNCG流101、201的总质量流速可以是每小时约400kg元素硫。浆厂CNCG流各组分的平均质量流速可以是例如：二甲基硫醚约240kg/h；二甲基二硫化物约50kg/h；硫化氢约140kg/h；甲硫醇约195kg/h。可以使用以下方法从确定的浓度来计算气体成分的质量流速值：方法16–来自固定源的硫排放量的半连续测定；方法16A-来自固定源的总还原硫排放量的测定(Impinger技术)；方法16B-来自固定源的总还原硫排放量的测定；方法16C-来自固定源的总还原硫排放量的测定。
图3通过示例的方式参照图1和图2示出了洗涤器102、202。在洗涤器102、202中，将含有硫化合物的浆厂CNCG流101、201用含水洗涤溶液109、209洗涤。含水洗涤溶液109、209的pH可以用碱性试剂调节。可以将包含碱性试剂的流103、203配置为将碱性试剂进料到含水洗涤溶液109、209中。作为碱性试剂，可以使用例如NaOH溶液或氧化的白液。含水洗涤溶液109、209的pH可以高于8。优选地，含水洗涤溶液109、209的pH高于11.5。含水洗涤溶液109、209的pH可以在12至14的范围内。随着pH的升高，洗涤效率得到改善。例如，甲硫醇在较高的pH值下可以更有效地被洗涤。当使用NaOH作为碱性试剂时，在每年生产一百万吨风干浆的示例性浆厂中，进料到含水洗涤溶液109、209中的NaOH的质量流速可以是每小时8.2kg。
在洗涤器102、202中，能够使浆厂CNCG流101、201与含水洗涤溶液109、209之间紧密接触。浆厂CNCG流101、201中至少有一些硫化合物与碱性试剂反应，从而形成硫化物，例如Na2S和NaHS。在洗涤器102、202中产生CNCG流衍生物110、210和含有硫化物的含水废洗涤溶液104、204。含水废洗涤溶液104、204的Na2S/NaHS混合比依赖于含水废洗涤溶液104、204的pH。有利地，系统100、200可以包括至少一个导管，该至少一个导管被配置为将来自洗涤器102、202的CNCG流衍生物110、210引导到硫酸盐浆厂回收锅炉中。这使得来自洗涤器102、202的至少一些CNCG流衍生物110、210可以被引导到硫酸盐浆厂回收锅炉中，从而使得来自CNCG流衍生物110、210的化学品能够再循环到硫酸盐浆厂的化学品回收循环中。因此，通过将硫化合物以硫化物的形式从浆厂的CNCG流中分离，以及用微生物将硫化物氧化为元素硫，能够调节浆厂的S/Na平衡的方法和系统，可以通过将CNCG流衍生物110、210引入回硫酸盐浆厂的化学品回收循环中而得到进一步增强。
洗涤器102、202可以是填充床塔型的吸收塔。洗涤器102、202在气体和液体之间提供直接的接触区域。在本说明书的上下文中，由于CNCG是高度易燃的，因此重要的是，空气不能被允许进入洗涤器102、202。
CNCG流衍生物110、210可以包含小于5vol％的H2S和/或小于25vol％的CH3SH。CNCG流衍生物110、210可以前进到强恶臭气体的处理。强恶臭气体的处理可以包括在例如回收锅炉中燃烧气体。
图4通过示例的方式参照图1和图2示出了生物反应器105、205。将含有硫化物的含水废洗涤溶液104、204a引入到生物反应器105、205中。在进入生物反应器105、205之前，含水废洗涤溶液104、204a的温度高于室温。优选地，在进入生物反应器105、205之前，含水废洗涤溶液104、204a的温度在40至60℃的范围内。在生物反应器105、205中，含有硫化物的含水废洗涤溶液104、204a在氧化反应中被生物氧化。氧化借助于硫氧化微生物进行。
根据图2所示的实施方案，用泵212将至少一些含水废洗涤溶液204b再循环回到洗涤器202。因此，含水废洗涤溶液204被分成两部分204a和204b。通过这种布置，可以将浆厂CNCG流201的硫化合物更有效地转化为硫化物。
硫氧化微生物可以是自养、异养或兼养需氧细菌。硫氧化微生物可以是嗜碱的。硫氧化微生物可以包括例如硫杆菌属(Thiobacillus)和硫微螺菌属(Thiomicrospora)的细菌。能够将硫化物氧化成元素硫的细菌可以从例如地热温泉、海洋地热喷口、硫化物洞穴系统、富含硫化物的工业场所、污水污泥、土壤、盐沼、碱湖和冷泉中获得。可以从碱湖中分离嗜碱硫氧化细菌，如硫碱微菌(Thioalkalimicrobium)、硫碱弧菌(Thioalkalivibrio)和硫碱螺旋菌(Thioalkalispira)。它们可能不同程度地具有嗜盐性或耐盐性。硫氧化微生物可以具有以下性质中的至少一种：最佳pH值高于9，通常低于10.5，特别是大约9.5；能够氧化至少H2S/HS-；在10-65℃的温度范围内生长；对NaCl和碳酸钠耐受。
可以用来自浆厂的包含空气和/或弱恶臭气体的气体111、211给生物反应器105、205充气。在氧化反应中，含水废洗涤溶液104、204a的大部分硫化物被氧化成元素硫。氧化反应的效率可以等于或大于95％。由于生成的元素硫的化学稳定性随pH和温度的升高而降低，因此生物反应器内部的温度不应超过65℃。生物反应器105、205内部的反应介质的pH可以在8-11之间。通过用弱恶臭气体给生物反应器105、205充气，可以降低反应介质的pH。通过这种方式，在洗涤器102、202中使用比生物反应器105、205中最佳的pH高一些的pH值，可以通过用能够降低生物反应器105、205的pH值的弱恶臭气体给生物反应器105、205充气来补偿。生物反应器105、205可以是混合反应器。根据一个实施方案，该系统可以包含一个以上的生物反应器105、205。生物反应器可以平行布置。
氧化反应产生含有元素硫的含水悬浮液106、206。氧化反应还产生气流112、212g。气流112、212g可以从生物反应器105、205前进到浆厂的处理弱恶臭气体的工艺中。弱恶臭气体的处理可以在回收锅炉中进行，其方式使得弱恶臭气体被进料到回收锅炉的燃烧空气中。有利地，系统100、200可以包括至少一个导管，该至少一个导管被配置为将来自生物反应器105、205的气流112、212g引导到硫酸盐浆厂回收锅炉中。这使得来自生物反应器105、205的至少一些气流衍生物112、212g可以被引导到硫酸盐浆厂回收锅炉中，从而使来自气流112、212g的化学品能够再循环到硫酸盐浆厂的化学品回收循环中。因此，通过将硫化合物以硫化物的形式从浆厂的CNCG流中分离，以及用微生物将硫化物氧化为元素硫，能够调节浆厂的S/Na平衡的方法和系统，可以通过将来自气流112、212g的化学品引入回硫酸盐浆厂的化学品回收循环中而得到进一步增强。
来自生物反应器105、205的含有元素硫的含水悬浮液106、206被引导至硫分离单元107、207。在硫分离单元107、207中，将元素硫从含水悬浮液106、206中分离。由此获得残留的溶液109a、109b、209a、209b以及含有元素硫的沉淀物108、208。硫分离单元107、207可以是锥形分离器。分离可以通过例如过滤、沉降或絮凝来进行。在每年生产一百万吨风干浆的示例性浆厂中，所生产的元素硫的量可以是每小时166kg。残留的溶液109a、109b、209a、209b相对于硫的质量流速可以是每小时3.3kg。
在图2中所示的实施方案中，通过泵212将至少一些含水废洗涤溶液204b再循环回到洗涤器202中，与图1中公开的系统相比，该实施方案能够使用较小的硫分离单元207。由于浆厂CNCG流201的硫化合物被更有效地转化为硫化物，因此含有元素硫的含水悬浮液206的体积可以更小，因此需要更小的单元来分离残留的溶液209a、209b和含有元素硫的沉淀物208。
可以将来自硫分离单元107、207的至少一些残留的溶液109a、209a(已从中分离了沉淀物108、208)引导回到洗涤器102、202中，以补充含水洗涤溶液109、209。因此，残留的溶液109a、209a中可能未氧化的硫化合物可以被引导回到生物反应器105、205以进行氧化。此外，使液体再循环减少了对淡水的需求，并减少了对宝贵自然资源的不必要使用。残留的溶液109b、209b可以被进料回到浆厂的化学品回收循环中。
根据以上描述，该方法和系统的许多变型对于本领域技术人员将是明显的。这种明显的变化在所附权利要求的全部预期范围内。
Claims (19)
1.一种用于调节硫酸盐浆厂的S/Na平衡的方法，所述方法包括：
-将含有硫化合物的浆厂CNCG流(101、201)提供到洗涤器(102、202)中，
-在洗涤器(102、202)中用含有碱性试剂的含水洗涤溶液(109、209)洗涤含有硫化合物的浆厂CNCG流(101、201)，由此至少一些硫化合物与碱性试剂反应，从而产生CNCG流衍生物(110、210)和含有硫化物的含水废洗涤溶液(104、204、204a、204b)，
-将含有硫化物的含水废洗涤溶液(104、204a)引入到位于洗涤器(102、202)下游的生物反应器(105、205)中，
-在生物反应器(105、205)中，通过硫氧化微生物在氧化反应中将含有硫化物的含水废洗涤溶液(104、204a)进行生物氧化，从而获得含有元素硫的含水悬浮液(106、206)，和
-在位于生物反应器下游的硫分离单元(107、207)中，从含水悬浮液(106、206)中分离元素硫，从而获得残留的溶液(109a、109b、209a、209b)和含有元素硫的沉淀物(108、208)。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
-将至少一些已从中分离了沉淀物(108、208)的残留的溶液(109a、209a)引导回到洗涤器(102、202)中，以补充含水洗涤溶液(109、209)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其进一步包括：
-通过泵(212)将至少一些含水废洗涤溶液(204b)引导回到洗涤器(202)中用于再洗涤。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中浆厂CNCG流(101、201)包含以下至少一种或多种：H2S、CH3SH、CH3SCH3、CH3SSCH3。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在进入洗涤器(102、202)之前，浆厂CNCG流(101、201)具有高于室温的温度，优选地在40℃至50℃的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中该方法进一步包括：
-用来自浆厂的包含空气和/或弱恶臭气体的气体(111、211)给生物反应器(105、205)充气。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将NaOH添加到含水洗涤溶液(109、209)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中含水洗涤溶液(109、209)的pH高于8，优选高于11.5，例如在12至14的范围内。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括：
-将来自洗涤器(102、202)的至少一些CNCG流衍生物(110、210)引导到硫酸盐浆厂回收锅炉中，从而实现将化学品从CNCG流衍生物(110、210)再循环到硫酸盐浆厂的化学品回收循环中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括：
-将来自生物反应器(105、205)的至少一些气流(112、212g)引导到硫酸盐浆厂回收锅炉中，从而实现将化学品从气流(112、212g)再循环到硫酸盐浆厂的化学品回收循环中。
11.一种被布置为调节硫酸盐浆厂的S/Na平衡的系统(100、200)，所述系统(100、200)包括：
-一个或多个导管，该一个或多个导管被配置为将含有硫化合物的浆厂CNCG流(101、201)进料到洗涤器(102、202)中，
-洗涤器(102、202)，该洗涤器(102、202)被配置为通过使用含有碱性试剂的含水洗涤溶液(109、209)从浆厂CNCG流(101、201)中分离硫化合物，由此洗涤器(102、202)被配置为产生CNCG流衍生物(110、210)和含有硫化物的含水废洗涤溶液(104、204、204a、204b)，
-位于洗涤器(102、202)下游的生物反应器(105、205)，该生物反应器(105、205)被配置为用硫氧化微生物来氧化含水废洗涤溶液(104、204a)，从而生物反应器(105、205)被配置为产生含有元素硫的含水悬浮液(106、206)，和
-位于生物反应器(105、205)下游的硫分离单元(107、207)，该硫分离单元(107、207)被配置为从含水悬浮液(106、206)中产生残留的溶液(109a、109b、209a、209b)和含有元素硫的沉淀物(108、208)。
12.根据权利要求11所述的系统(100、200)，所述系统(100、200)进一步包括：被配置为将至少一些已从中分离了沉淀物(108、208)的残留的溶液(109a、209a)再循环到洗涤器(102、202)中以补充含水洗涤溶液(109、209)的导管。
13.根据权利要求11或12所述的系统(100、200)，所述系统(100、200)进一步包括被配置为将至少一些含水废洗涤溶液(204b)引导回到洗涤器(202)中用于再洗涤的泵(212)和导管。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统(100、200)，所述系统(100、200)包括多于一个生物反应器(105、205)。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的系统(100、200)，其进一步包括至少一个被配置为将来自洗涤器(102、202)的CNCG流衍生物(110、210)引导到硫酸盐浆厂回收锅炉中从而实现将化学品从CNCG流衍生物(110、210)再循环到硫酸盐浆厂的化学品回收循环中的导管。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的系统(100、200)，其进一步包括至少一个被配置为将来自生物反应器(105、205)的气流(112、212g)引导到硫酸盐浆厂回收锅炉中从而实现将化学品从气流(112、212g)再循环到硫酸盐浆厂的化学品回收循环中的导管。
17.含有硫氧化微生物的生物反应器(105、205)用于从硫酸盐浆厂的CNCG流(101、201)中分离硫的用途。
18.含有硫氧化微生物的生物反应器(105、205)用于调节硫酸盐浆厂的S/Na平衡的用途。
19.含有硫氧化微生物的生物反应器(105、205)用于从硫酸盐浆厂的CNCG流(101、201)中生产元素硫的用途。
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