[發明專利]一種利用回轉窯氣化爐的制漿黑液直接苛化堿回收方法

有效

• 申請號: 201010168359.1
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101857266A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 袁洪友;陰秀麗;吳創之;周肇秋
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;C01B3/02
• 代理公司: 廣州科粵專利代理有限責任公司 44001
• 代理人: 余炳和

技術領域

本發明涉及制漿黑液氣化法堿回收領域，具體地講涉及一種采用回轉窯式氣化爐的制漿黑液直接苛化堿回收方法。

技術背景

黑液是堿法制漿(包括硫酸鹽法和燒堿法)的副產物，國際上目前最主要的回收方法仍然是Tomlinson法，即采用堿回收鍋爐燃燒黑液生產蒸汽并回收熔融態的化學品(主要成分是Na₂CO₃和Na₂S)。堿回收鍋爐是硫酸鹽制漿廠投資最大的單臺設備，國內一般中小制漿廠無力承擔其費用，并且對于草漿黑液運行效果始終不如木漿黑液。

近30多年來，黑液氣化技術在一些造紙業發達國家獲得了大量研究，旨在解決傳統堿回收鍋爐存在的熱效率較低、成本較高、有爆炸隱患、含硫化合物排放較多等問題。黑液氣化技術一般被劃分為低溫氣化和高溫氣化兩種類型，前者氣化爐運行溫度為600～700℃，在黑液無機物熔點之下，因此物料在爐中呈現固態；后者氣化爐運行溫度一般高于900℃，類似傳統堿回收鍋爐，黑液無機物呈熔融狀態。

美國專利US?2004/0182000公開了一種黑液低溫氣化的典型方法與裝置。該工藝的核心裝置為一臺間接加熱的流化床氣化爐，為了避免床料結渣，必須保證運行溫度不高于700℃，一般維持在600～620℃。以水蒸氣作為唯一的或最主要的氣化劑，因而合成氣中的氫氣含量較高，并且由于不含或較少含有氮氣，使得這種合成氣的熱值也相對較高，一般可達10MJ/Nm³(低位熱值，下同)。在這一溫度范圍內，固體床料在爐內的停留時間一般需要20小時以上以確保達到較高的有機碳轉化率。

專利WO?93/09205、WO?94/29517、WO?2004/051167、US?6790246、US?6780211描述了一種黑液高溫氣化裝置，即氣流床氣化爐。黑液從氣流床頂部通過燒嘴被空氣或氧氣噴入爐中發生部分燃燒，產生的熱量維持爐膛約950℃的高溫。燃燒/氣化產生的熔融物由位于氣流床下部的所謂水淬系統收集分離。相比水蒸氣氣化，該工藝產生的合成氣熱值相對較低，富氧氣化時合成氣熱值約8MJ/Nm³，采用空氣氣化時熱值在3MJ/Nm³左右。由于必須面對爐膛內極其惡劣的高溫腐蝕環境，這種氣化爐對耐火襯里的要求較高，這導致了其制造成本較高，耐火磚較短周期的更換也必然帶來后期運行成本的增加。

非傳統苛化技術的發展為黑液氣化技術的發展帶來了新的契機，包括所謂直接苛化(direct?causticization)和自動苛化(autocausticization)技術。較早涉及黑液非傳統苛化法回收的專利見于加拿大專利CA?1193406，以氧化鐵或氧化鈦作為直接苛化劑，與黑液燃燒產物碳酸鈉進行脫二氧化碳反應，生成固體狀態的鐵酸鈉或鈦酸鈉以及芒硝。充分燃燒條件下芒硝還原不能同時完成，需要引入第二個反應器在氫氣或一氧化碳的作用下進行還原。還原后的固體產物水解后即可產生制漿白液，包含硫化物和氫氧化物，無法繼續水解的固體產物則循環利用。在氣化的缺氧條件下顯然更有利于硫酸鹽黑液中芒硝的還原，有研究者(TappiJournal.2005，4(6)：15-19)采用流化床氣化爐來實施直接苛化技術(苛化劑采用二氧化鈦)取得了一定的成果，但是在680℃以上的實驗未獲成功，黑液與二氧化鈦混合物的高速進料難題沒有解決。

針對流化床和氣流床實施直接苛化技術的探索仍在進行中(Nordic?Pulp&Paper?ResearchJournal.2002，17(3)：246-253；Journal?of?Pulp?and?Paper?Science.2003，29(4)：107-113；Journalof?Pulp?and?Paper?Science.2003，29(10)：348-355)，但目前尚無規?；b置成功運行的報導。粉塵飛失嚴重與固體停留時間較短分別是上述兩種氣化爐存在的問題之一，因而即便引入二氧化鈦以克服其存在的固有難題(前者運行溫度低，后者盡管運行溫度高但耐火襯里腐蝕嚴重)，仍然較難操作。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用回轉窯氣化爐的制漿黑液直接苛化堿回收方法，可實現以合成氣的形式回收黑液中的能量，以固態而非熔融物的形式回收化學品。

為達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：