CN85107664B - 从制浆废液中回收化学物质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种从制浆废液中回收化学物质并同时利用在这一过程中释放出的能量的方法。废液在反应器（１）中气化并部分分解，与此同时，与燃烧无关的外部热能供入反应器的反应区（２）中，然后，所得熔融液在大体上通用的气化温度下分离（在９中），由此形成的气体产物在急冷冷却区（６）中急冷至９５０℃以下的温度。这样可获得基本上不合硫杂质的气体产品、具有高的硫化物含量的碱产品、以及基本上没有硫化物且Ｎａ₂ＣＯ₃量低的碱产品。

Description

从制浆废液中回收化学物质的方法

本发明是关于一种从制浆废液中回收化学物质并同时利用在这一过程中释放出的能量的方法。

人们已经知道一种在上述引言部分中提到的那种类型的方法，在这种已知的方法中，无机组分主要是以熔融液或水溶液的形式回收，有机部分是以主要含有H₂和CO的气体形式回收。制浆废液同与燃烧无关的由外部供应的热能一起供入反应器进行气化和部分分解，在这之后，由此而形成的产物在反应器中的急冷和冷却区中急冷并使之冷却。在这一方法中，温度和氧势彼此无关地独立进行控制，这种控制是通过调节供应热能和可能加入的含碳材料和（或）含氧气体来进行的。

由外部向反应器的反应区中提供能量保证了在低氧势的情况下得到高的温度，已经作了各种努力以保证其中所含的钠主要以单原子气体的形式存在。由于精心调节的氧势，以及按照所说的方法最好是利用在等离子体发生器中加热的蕴含大量能量的气体，由外部供应热能而获得温度，在冷却时所得到的主要化学物质是NaOH和Na₂S，即烧碱液化学物质，同时抑制了Na₂CO₃的形成。

通过温度控制可得到另一种有价值的气体，这种气体基本上只含有H₂和CO，因此它可以用于发生蒸汽、用于合成气等。

但是，这将使最终产品有某些缺陷，这是因为，它们含有如此大量的硫，因而原则上只能用于烧碱液化学物质的再生制备。

此外，相当大量的硫致使平衡向H₂S转移，无论从环境保护的观点来说还是从由于使用这种有价值的气体产物所引起的问题来看，这都是一个缺点。

本发明的目的是消除这一已知方法的上述缺点，使得可以回收基本上不含硫化合物并且基本上由H₂和CO组成的气体产品、具有高的硫化物含量的碱产品、以及基本上不含硫化物且Na₂CO₃含量低的碱产品。

在上述方法中是通过以下方式来实现这一目的的，即：将制浆废液同与燃烧无关的外部热能一起导入反应器的反应区中进行气化和部分分解，分离由此而产生的熔融液，这一分离大体上是在通用的气化温度下进行的，然后将气体产物送至急冷和冷却区中，在那里它急速冷却至950℃以下的温度。

在这之后发现，里面所含的硫几乎全部以Na₂S的形式存在于已分离的熔融液中，因而在随后的急冷步骤中硫含量显著降低。这对于平衡具极为有利，从而得到基本上无硫化物的碱以及基本上不含硫杂质的气体产品。

在气化步骤中的温度最好控制在至少1100℃。

同燃烧无关的外部能量是以由等离子体发生器产生的能量形式提供的，废液通过紧接在等离子体发生器前面的、有一些小孔的风嘴导入。

熔融液的分离原则上是在气化温度下进行，不需要预先进行额外的急冷处理。经过分离的熔融液主要含有Na₂S。

在急冷阶段中的冷却进行到大约950℃以下，它可以通过间接冷却或者采用向里面喷射水、水溶液和（或）熔融液来完成。

按照本发明的一个最佳实施方案，采用一种液体进行冷却直至足够低的温度，以使碱化合物存在于水溶液之中，也就是说冷却到200℃以下的温度。

经过分离的碱主要由NaOH、少量的Na₂CO₃和Na₂S所组成，后一种化合物在水溶液中产生NaHS。

主要含有H₂和CO的、蕴含大量能量的气体通过一个气体出口回收利用，例如用于蒸汽锅炉中发生蒸汽。由于硫含量低，这一气体还适用于作为合成气等。

在急冷过程中有许多竞争反应发生，其中四个最重要的反应是：

1）NaOH_（g)→NaOH_(l)

2）Na_（g)+H₂O_（g)→NaOH_（g)+1/2H_2（g)

3）2NaOH_(lg)+CO_2（g)→Na₂CO_3(l)+H₂O_（g)

4）2Na_（g)+CO_2（g)+H₂O_（g)→Na₂CO_3(l)+H_2（g)

急冷的目的是为了促进反应1和反应2，也就是说，抑制Na₂CO₃的形成。

下面将参照附图对本发明进一步详细地说明，附图用图解表示了用于实施本发明方法的设备。

反应器标明为1，它包括反应区2、分离区3以及急冷和冷却区4。废液（或许与含碳物质和（或）含氧物质一起）通过风嘴5、6导入，用经过在等离子体发生器7中加热的气体，经由管道8由外部提供能量。在反应区中完成气化和部分分解。控制能量供应以使反应区中的温度至少为1100℃。气化最好进行到这种程度，以致实际上没有碳酸钠（Na₂CO₃）遗留下来。从平衡方面看，Na不仅作为单原子Na而且作为NaOH，均以气体形式存在。

以这种方法得到的产物被传送到反应器的分离区3中，在那里熔融液通过出口9放出。这种熔融液主要由Na₂S组成。

剩下的气体产物由分离区3导入反应器的急冷和冷却区4，在那里使之急冷，最好是借助经由进口10导入的一种液体来完成。液体产物通过出口11放出。对急冷和冷却区中的急冷进行控制，以使温度最高为大约950℃，最好是低至使得剩下的碱以水溶液的形式存在，即大约在200℃左右以下。

通过气体出口12回收蕴含大量能量的气体，该气体主要由H₂和CO构成。

为了进一步说明本发明，下面列举一个实施例，由此实施例可获得一系列试验结果：

实施例

用于试验的制浆废液含固体物质67%且其干燥物质（DS）的成分如下：

C 35%

H 4%

Na 19%

S 5%

O 37%

借助于等离子体发生器，以每吨干燥物质2100千瓦小时从外部向反应器中供应热能，这样保证了所有碳酸钠完全气化。反应区中的温度保持在将近1300℃。基本上所有的硫都以Na₂S₍₁₎的形式被分离出来。此后，剩下的碱在急冷之后以水溶液的形式被分离出来。所得到的熔融液、水溶液和气体的成分如下：

熔融液 公斤/吨（DS）

Na 120

NaOH 10

Na₂CO₃ 20

水溶液 公斤/吨（DS）

NaOH 164

NaHS 1

Na₂CO₃ 24

转变到常温常压后，气体中所含各组分的体积以米/吨（DS）表示如下：

CO₂ 105

CO 443

H₂O 353

H₂ 650

H₂S 0.3

这样所得到的熔融液只含有13%的Na₂CO₃，相比较之下，在通常的苛化作用之后，产物中含25%Na₂CO₃。

因此，所得到的碱可以以可靠的安全限度直接用于生产烧碱液，这不仅省去了苛化步骤而且省去了石灰粘泥燃烧步骤。

Claims (10)

1、一种从制浆废液中回收化学物质的方法，其中，制浆废液同与燃烧无关的外部热能一起导入反应器的反应区中进行气化和部分分解，由此产生的熔融液在基本上通用的气化温度下进行分离。

2、按照权利要求1的方法，其中分离所形成的气体产物在急冷和冷却区中急冷至950℃以下。

3、按照权利要求1的方法，其中供入与燃烧无关的外部能量使气化步骤中的温度控制为至少1100℃。

4、按照权利要求2的方法，其中供入与燃烧无关的外部能量使气化步骤中的温度控制为至少1100℃。

5、按照权利要求1的方法，其中外部能量以由等离子体发生器产生的能量来提供。

6、按照权利要求2的方法，其中外部能量以由等离子体发生器产生的能量来提供。

7、按照权利要求1-6中任一项的方法，其中在急冷步骤中冷却是借助于水、水溶液和（或）喷入的熔融液来进行的，温度降低至某一温度，在该温度下其中所含的碱以液体形式存在。

8、按照权利要求1-6中任一项的方法，其中冷却是借助于水或一种水溶液来进行的，温度降低到200℃以下。

9、按照权利要求1-6中任一权利要求所述的方法，其中在气化区中供入含碳物质和（或）含氧物质。

10、按照权利要求1-6中任意一项权利要求的方法，其中废液和任一含碳物质和（或）含氧物质通过紧接在等离子体发生器前面的、有一些小孔的若干个风嘴导入反应器的反应区中。