CN114481664A - 一种碱法制浆副产物的资源化方法 - Google Patents

Abstract

一种碱法制浆副产物的资源化方法，采用分步多次酸化浓缩分离黑液中的木质素和碱。即先用烟道气中和黑液，以降低黑液的PH值，使黑液中的木质素析出，浓度大幅度提高，然后再用硫酸和/或絮凝剂使黑液中的木质素形成结构较紧密的较大颗粒沉淀，滤出木质素并使其进一步脱水，便得到木质素产品。剥离木质素后所剩的清液经石灰苛化，分别用于蒸煮植物原料和洗涤纸浆，所得不溶性钙盐则用作建材。此法可用于木质植物和非木质植物的碱法制浆。为实现二氧化碳的净零排放提供技术支持。

Description

一种碱法制浆副产物的资源化方法

技术领域

本发明涉及造纸副产品加工与利用技术，特别是涉及一种碱法制浆副产物的资源化方法。

技术背景

目前，碱法生产纸浆都是采用碱回收炉回收烧碱和木质素。此法虽无黑液直排，但碱回收炉的投资巨大，安装调试期长，运行成本很高，以致年产5万吨纸浆的小型制浆企业根本无力实施而不得不关闭。即使大中型制浆企业有能力实施此技术，蒸煮植物原料和洗涤纸浆形成的大量黑液，也都是通过蒸发除水浓缩，然后通过燃烧以除去其中的木质素而回收烧碱。采用该法不仅木质素的利用价值很低，更重要的是黑液的蒸发浓缩需要消耗大量的燃料，以致其运行费很高，同时，燃料和黑液的燃烧还生成大量的二氧化碳，目前这些二氧化碳都直接排放到大气中，对空气形成污染，这与“双碳”目标完全相背。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱法制浆副产物的资源化方法，在不用碱回收炉的情况下，使碱法生产纸浆过程中形成的二氧化碳、黑液以及处理黑液时所形成的不溶性钙盐等都转化为资源而得以利用，以避免购置碱回收炉所需的巨额投资及其运行所需的高昂费用，显著降低碱回收的成本，大幅度地提高制浆的经济效益，并避免资源的浪费和对环境的污染等。

本发明的目的是采用分步多次酸化浓缩法分离黑液中的木质素和碱来实现的。其主要步骤是：第一步，先将燃烧炉的烟道气引入黑液，利用烟道气中的二氧化碳中和黑液中的氢氧化钠，以降低黑液的PH值，使黑液中的木质素析出而形成絮状物沉积到液底，与其上层清液离析，再将已离析的上层清液和底层的木质素絮状物初步剥离，因此而得到以碳酸钠为主要溶质的水溶液和以木质素为主要成分的水混合液两部分，显著提高木质素的浓度。第二步，在剥离出来的木质素水混合液中通入烟道气，利用烟道气中的二氧化碳使该混合液的PH值进一步降低，致使木质素重新沉积。待木质素完全沉淀后，再次剥离其上层清液和底层木质素水混合液，进一步提高木质素的浓度。第三步，在剥离出来的浓缩木质素水混合液中加入硫酸和/或絮凝剂，使木质素结成结构较紧密、颗粒较大的沉淀，然后通过过滤将木质素滤出，经过洗涤、干燥而成为木质素产品，供生产木质素磺酸盐、胶粘剂或培育木耳、香菇等食用菌类用。另一方面，在剥离出来的上层清液中加入石灰苛化，使清液中的碳酸钠或其他可溶性钠盐以及酸等与石灰反应而生成不溶性钙盐沉淀和氢氧化钠，然后将此氢氧化钠的水溶液分别输送到相应的车间，用于植物原料的蒸煮和纸浆的洗涤等，由此而得到的不溶性钙盐沉淀，与氢氧化钠水溶液剥离后经进一步脱水，用作生产水泥或煅烧石灰的原料，或直接作涂料使用。

如此循环，二氧化碳、木质素、水、氢氧化钠和不溶性钙盐等便都转化为资源而得到充分利用。

本发明与碱回收炉法相比，具有极大的优越性：

①无需碱回收炉，可免除巨额的碱回收炉投资及其安装调试和高昂的运行费用。这样，一般的中小型企业就能投资建厂生产纸浆，这既有利于扩大制浆队伍，提高纸浆的产量，避免或减少纸浆的进口，并增加就业岗位，提高农作物秸秆的利用率和利用价值。

②燃料燃烧产生的二氧化碳得到了充分利用，可避免或减少其对空气的污染，这对减少碳排量、实现“双碳”目标十分有利。

③由于水以氢氧化钠溶液的形式在厂里循环利用，因而耗水量大大减少，其意义重大，尤其是对北方缺水地区的制浆企业而言，更是如此。

④几乎能回收全部木质素，使其转化为有用的商品，故能大幅度地提高木质素的附加值，使木质素的处理由“消耗”性行为转化为“盈利”性行为，从“为处理而处理”的被动行为转化为“为提高经济效益”而提取木质素的主动行为，并能避免木质素燃烧而产生二氧化碳。

⑤析出木质素所用的二氧化碳仅需其捕集和输送设备及其运行，这二者所需的费用都很低，与碱回收炉相比，几乎可以忽略不计，而且其操作比碱回收炉简单得多。

⑥经前两步酸化与剥离后，黑液的浓度得到极大提高，其体积变得很小，因而第三步处理时，其所需的用酸量和/或絮凝剂的用量也很少，其所需的投资和总的运行成本都很低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的实施做进一步说明。

实施例一：根据制浆厂黑液的多少，建若干个水池。每个水池的底部都做成锥顶在下的倒立空心锥形，倒锥的锥顶与排水管连通，排水管上设阀门，以控制水池里液体的排放。另外，在水池里布置小直径的连通管网，各段管的四周管壁都钻出许多小孔，供排气用，该管网与输送烟道气的主管连通，主管上也设阀门以控制气流。先将黑液通过管道排入第一个水池中等待处理。另一方面，对燃烧炉烟囱里的烟道气进行脱硫、脱氮处理，即除去烟道气中的硫氧化物和氮氧化物，然后将已经脱硫、脱氮处理的烟道气用抽气设备和配套的主管道输送到存有黑液的水池中的小直径管网里，烟道气便从带孔的小管里冒出而与黑液混合，此时，黑液中的氢氧化钠便与烟道气中的二氧化碳转化而来的碳酸反应，生成碳酸钠，使强碱性的黑液由氢氧化钠溶液转化为弱碱性的碳酸钠溶液，其PH值下降。待黑液的PH值降低到最低值时，停止通入烟道气，让黑液静置，其中的木质素便析出，形成松软的絮状物沉积到水池的池底。待木质素沉积完成后，打开与水池锥顶连通的管道阀门，让水池底部的木质素沉积物与水的混合液排出，用水泵将其抽送到第二个水池中，其上层清液则留在第一个水池里，于是，木质素的浓度便得到显著提高。在第二个水池中的木质素水混合液中通入已脱除硫、氮的烟道气，混合均匀后静置，使木质素再次沉淀而与上层清液离析，待该水池中的木质素沉积完成后，从该水池的锥顶处排出其木质素水混合液，并用水泵将此混合液输送到第三个水池中，而其上层清液仍留在第二个水池中，这样便再次除去了一部分上层清液，木质素的浓度得到进一步提高。在第三个水池的混合液中加入废硫酸，使木质素水混合液的PH值进一步降低，混合液中的木质素便结成不易因扰动而分散的紧密较大颗粒。通过过滤滤出木质素的颗粒，并用清水洗涤至中性，便成为高附加值的木质素产品，用于生产木质素磺酸盐、胶粘剂等用。另外，在滞留于第一个水池和第二个水池中的清液里加入石灰苛化，清液中的碳酸钠便与石灰转化而成的氢氧化钙发生化学反应，生成白泥碳酸钙沉淀和氢氧化钠，清液因此而由原来的碳酸钠水溶液转化为氢氧化钠水溶液，使氢氧化钠得到再生。从这两个水池的倒锥顶部水管排出白泥碳酸钙，便得到氢氧化钠水溶液。将此氢氧化钠水溶液用水泵分别送到蒸煮车间和纸浆洗涤车间，用于植物原料的蒸煮和纸浆的洗涤，而排出的白泥碳酸钙经脱水，干燥，运往石灰窑生产石灰。第三个水池中的混合液析出木质素后的清液含硫酸，呈酸性，加入石灰后，反应而生成硫酸钙和碳酸钙沉淀以及氢氧化钠，剥离其中的沉淀钙盐后，就只剩氢氧化钠溶液，用水泵将该氢氧化钠溶液泵送至蒸煮车间蒸煮植物原料或泵至洗涤车间清洗纸浆，剥离出来的硫酸钙和碳酸钙混合物，经进一步脱水、干燥后，也作为建材加以利用。如此循环，二氧化碳、木质素、水、烧碱氢氧化钠和碳酸钙、硫酸钙等便都得到利用，且木质素的附加值比燃烧提高数倍。

实施例二：根据制浆厂黑液的多少，建若干个水池。每个水池的底部都做成锥顶在下的倒立空心锥形，倒锥的锥顶与排水管连通，排水管上设阀门，以控制水池里液体的排放。另外，在水池里布置小直径的连通管网，各段管的四周管壁都钻出许多小孔，供排气用，该管网与输送烟道气的主管连通，主管上也设阀门以控制气流。先将黑液通过管道排入第一个水池中等待处理。另一方面，对燃烧炉烟囱里的烟道气进行脱硫、脱氮处理，即除去烟道气中的硫氧化物和氮氧化物，然后将已经脱硫、脱氮处理的烟道气用抽气设备和配套的主管道输送到存有黑液的水池中的小直径管网里，烟道气便从带孔的小管里冒出而与黑液混合，此时，黑液中的氢氧化钠便与烟道气中的二氧化碳转化而来的碳酸反应，生成碳酸钠，使强碱性的黑液由氢氧化钠溶液转化为弱碱性的碳酸钠溶液，其PH值下降。待黑液的PH值降低到最低值时，停止通入烟道气，让黑液静置，其中的木质素便析出，形成松软的絮状物沉积到水池的池底。待木质素沉积完成后，打开与水池锥顶连通的管道阀门，让水池底部的木质素沉积物与水的混合液排出。用水泵将该混合液抽送到第二个水池中，其上层清液则留在第一个水池里。经此剥离，木质素的浓度便大大提高。在第二个水池中的木质素水混合液中通入已脱除硫、氮的烟道气，混合均匀后静置，使木质素再次沉淀而与上层清液离析，待该水池中的木质素沉积完成后，从该水池的锥顶处排出其木质素水混合液，并用水泵将此混合液输送到第三个水池中，而其上层清液仍留在第二个水池中。这样便再次除去了一部分上层清液，木质素的浓度进一步提高。在第三个水池的木质素水混合液中加入聚丙烯酰胺絮凝剂，并混合均匀，静置一段时间后，混合液中的木质素便凝聚成不易因扰动而分散的较大颗粒而沉积到池底，由倒锥形池底的顶部排出木质素颗粒，用带式脱水机脱去其游离水，再经洗涤、干燥，便得到木质素产品，用于培育木耳、香菇等食用菌。在滞留于三个水池的上层清液中加入石灰苛化，清液中的碳酸钠便与石灰反应而生成白泥碳酸钙沉淀和氢氧化钠，由水池的倒锥锥顶处排出碳酸钙，并通过带式脱水机脱水，干燥，送往水泥厂生产水泥，或直接作为涂料用，形成的氢氧化钠清液则用水泵送往蒸煮车间和洗涤车间，用于蒸煮植物原料和洗涤纸浆。如此循环，则二氧化碳、木质素、水、烧碱氢氧化钠和白泥碳酸钙等便都得到利用，且木质素的附加值较燃烧提高数倍。

Claims (5)

1.一种碱法制浆副产物的资源化方法，采用酸析木质素，其特征在于：分步多次酸化浓缩分离黑液中的木质素和烧碱。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：先用烟道气中和黑液，沉积浓缩木质素，最后用硫酸和/或絮凝剂沉积木质素。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：最后沉积出来的木质素为结构较紧密、颗粒较大的沉淀。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：最后用过滤的方法剥离出木质素。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：苛化后所得到的烧碱溶液用于厂里植物原料的蒸煮和纸浆的洗涤等。