CN85105229A - 一种自碱法(硫酸盐法)制浆造纸厂的制浆黑液制取石油钻井泥浆稀释剂的生产工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种自碱法(硫酸盐法)制浆造纸厂的制浆黑液制取石油钻井泥浆稀释剂的生产工艺方法。其属于植物木质素的化学处理。本发明以碱法制浆黑液为主要原料，经历黑液浓缩、在加热和搅拌下加入亚硫酸调节pH值并增加其活性、再加入重铬酸钠及铁盐进行化学反应制得木质素铁铬螯合物、最后将此产物经喷雾干燥得到石油钻井泥浆稀释剂。本发明不仅完善地解决了污染环境的制浆黑液的处理问题，而且所制得的稀释剂对石油钻井泥浆有良好的性能。

Description

本发明属于对植物木质素的化学处理。

对于以植物为原料的碱法（包括硫酸盐法，以下同）造纸厂的制浆黑液的处理，在国外已有传统的方法，即把碱黑液浓缩后燃烧，回收热量和碱。我国制浆造纸工业中碱法制浆占绝大部分，且大多数为中小型厂。不具备碱回收系统，因为中小型规模工厂建立庞大的碱回收系统在经济上是不合算的。现时碱法制浆工厂的制浆黑液由于未找到妥善的处理方法，而大量排入江河湖泊，污染河流，极大的危害水生物的生长，尤其是使鱼类死亡，成为严重的公害。因此经济妥善地处理碱法制浆造纸厂的黑液，已成为迫不及待的问题。

石油钻井泥浆稀释剂是保证钻井泥浆具有良好性能的一种化学处理剂，尤其是钻深井时泥浆稀释剂是必不可少的。目前所用的钻井泥浆稀释剂一般是自酸法（亚硫酸盐法）制浆造纸厂的酸性制浆废液制取的铁铬木质素磺酸盐，此外还有丹宁、腐植酸等。自碱法制浆造纸厂的制浆黑液制石油钻井泥浆稀释剂的生产工艺方法，目前国内外尚未见任何报导，经与美国Dialog情报公司数据库联机检索1963年至1984年“世界专利文档”，亦未发现有关这方面的记载。

本发明的目的在于获得一种自碱法制浆造纸厂的制浆黑液制取性能良好的石油钻井泥浆稀释剂的生产工艺方法。从而不仅彻底解决我国碱法制浆纸厂大量黑液无法处理而造成环境污染的问题，而且把原是毫无经济价值的碱性黑液变成具有较高经济价值的石油钻井泥浆稀释剂，並为石油工业的发展开创一种富有前途的产品。

本发明的要点在于：将碱性黑液浓缩，加入亚硫酸调节PH值，並提高体系的活性，然后加入重铬酸钠（或重铬酸钾）和三氯化铁（或硫酸铁、硫酸亚铁、三氯化铁等铁盐）与黑液中的木质素反应而形成木质素铁铬螯合物，再经干燥后粉碎或经喷雾干燥即可制得用于石油钻井泥浆的稀释剂。

实现上述要点，即自碱性制浆黑液制成石油钻井泥浆稀释剂的工艺过程是：

一、黑液浓缩过程。即将蒸煮所得到的黑液，或在蒸煮时或在蒸煮后黑液中加入5～10%（以游离的SO₂对绝干木质素物料的重量百分数计）的亚硫酸氢钠，但也可加入亚硫酸钠，经磺化后的黑液，浓缩至其中含木质素物料（把黑液干燥后所得的剩余物统称为木质素物料）40%左右的浓度。浓缩可以在间接蒸汽加热的浓缩设备中进行，包括简易的或列管式蒸发器（长管式或短管式）、常压蒸发或真空蒸发。

二、亚硫酸处理过程。即把浓缩后的黑液置于反应器中，升温到60℃左右，在搅拌下加入3%左右（以游离的SO₂对绝干木质素物料的重量百分数计）的亚硫酸，把黑液的PH值调节至10左右，但最好是调节到PH值等于10。

三、黑液中木质素与重铬酸钠（或重铬酸钾）及三氯化铁等二价或三价铁盐进行化学反应生成木质素铁铬螯合物的化学反应过程。此过程的工艺条件是：在继续搅拌下向经亚硫酸处理后的黑液中依次加入以相当于绝干木质素物料重量4～5.5%的重铬酸钠（或重铬酸钾），7～8%的三氯化铁（或硫酸铁、硫酸亚铁、二氯化铁等三价或二价铁盐）。在选用重铬酸盐和二、三价铁盐时，以采用重铬酸钠与三氯化铁配合，所得产品的稀释性能最好。控制液比为3∶1左右，但最好是3∶1（液量包括亚硫酸量），于65～75℃下在带搅拌的温度可控的反应器中反应0.5～1小时。

四、干燥过程。其工艺条件为：把反应所得产物在105～140℃下进行干燥，再经粉碎至过30目筛，但最好是采用喷雾干燥，从而得到棕色的粉末产品。此产品即可用作石油钻井泥浆的稀释剂。本产品需密封包装、干燥贮存。

按本发明的这一方法，自碱法制浆黑液制取石油钻井泥浆稀释剂，整个生产过程不再产生二次污染，从而完善地解决了污染环境的碱法制浆黑液的处理问题，而且所用的化工原料来源广，所获得的石油钻井泥浆稀释剂性能达到自酸法制浆废液制取的泥浆稀释剂的水平。用本发明方法制取石油钻井泥浆稀释剂有较大的经济效益，对于一种制浆原料，其木质素制成本产品的经济价值可高于自其纤维素制成一般文化用纸的经济价值。因此，本发明的做出，为木材（或非木材）制浆原料各主要成份都发挥其应有价值，充分利用资源提供了一个有效途径。

发明人曾有如下实施例：

以马尾松制浆植物原料，在蒸煮锅内进行硫酸盐法蒸煮，放锅后经螺压机提取到浓度约为20%（重量浓度）的碱性黑液。此黑液即为制取石油钻井泥浆稀释剂的原料。

把上述得到的浓度为20%的碱性黑液放入蒸发器中，在间接加热条件下浓缩到含木质素物料40%左右的浓度。存放在贮存桶内，接着将此浓缩后的物料引入带搅拌装置的温度可控的反应器中，加热到60℃时在搅拌下向反应器加入3%（以游离的SO₂对绝干木质素物料的重量百分数计）的亚硫酸（含SO₂6%的水溶液），把系统的PH值调节到等于10。再接着在常规搅拌下依次加入5%（以绝干木质素物料的重量百分数计）的重铬酸钠（用水配成20%浓度的溶液）和7%（以绝干木质素物料的重量百分数计）的三氯化铁（用水配成20%的水溶液）。在液比为3∶1，温度为70℃恒温反应0.5小时，即制成了木质素铁铬螯合物。然后将此反应产物放到温度恒定为105℃的干燥箱内将其干燥至水分含量（湿基）为8%，最后用粉碎机将其粉碎到过30目筛，並密封包装。

表1（见说明书第6页）为用本发明所制得的石油钻井泥浆稀释剂产品加入量为泥浆的1%时，测定它对泥浆的降粘效果及各种性能的影响情形，並与国内目前质量最好的自酸法制浆废液制取的铁铬木质素磺酸盐稀释剂及常用的丹宁等作比较，所用的泥浆为南京膨润土。

由此可以看出，用本发明制得的石油钻井泥浆稀释剂，其对泥浆的降粘性能高于铁铬木质素磺酸盐水平，其失水量、泥饼厚度、动切力、静切力和流动指数等指标均优于或相当于最好的铁铬木质素磺酸盐指标。

Claims (7)

1、一种自碱法(包括硫酸盐法。以下同)制浆造纸厂的制浆黑液制取石油钻井泥浆稀释剂的生产工艺方法。其特征在于它以碱法制浆黑液为主要原料，经历：(1)将黑液浓缩；(2)在加热和常规搅拌下加入亚硫酸调节PH值，並增加黑液中木质素的活性；(3)加入重铬酸钠和三氯化铁进行化学反应而得到木质素铁铬螯合物；(4)将获得的产物进行喷雾干燥成粉末状产品(或经烘干粉碎)四个工艺过程。

2、按照权利要求1所说的生产工艺方法，其特征在于所说的黑液浓缩过程是把黑液浓缩至含木质素木料40%左右的浓度（把黑液干燥后所得的剩余物统称为木质素物料）。

3、按照权利要求1所说的生产工艺方法，其特征在于所说的加入亚硫酸调节PH值过程中，亚硫酸的加入量（以游离的SO₂计）约为3%（重量百分数以绝干木质素物料为基准计），把PH值调节到约等于10。

4、按照权利要求1所说的生产工艺方法，其特征在于所说的加入重铬酸钠、三氯化铁並使其在加热和搅拌条件下进行化学反应而得到木质素铁铬螯合物的过程中，以绝干木质素为计算基准，以重量百分数计，加入的重铬酸钠为4～5.5%，三氯化铁为7～8%，液比控制在3∶1（液量包括亚硫酸用量），然后在带有搅拌及恒温控制的反应器里，在65～75℃温度下反应0.5～1小时。

5、按照权利要求1所说的生产工艺方法，其特征在于所说的反应产物干燥过程温度是105～140℃。

6、按照权利要求1所说的碱法制浆黑液，其特征在于包括氢氧化钠法、硫酸盐制浆黑液以及在氢氧化钠和硫酸盐法蒸煮过程中或蒸煮后的黑液中加入5%～10%（以游离的SO₂重量百分数计）以绝干物料为计算基准的亚硫酸氢钠或亚硫酸钠（磺化剂）所得的黑液。

7、按照权利要求1所说的制浆黑液，其特征在于制造黑液的原料包括木材（例如马尾松）及非木材（例如竹子、稻草、麦杆、甘蔗渣、芒杆）各种造纸植物。