[發明專利]一種獲得高濃度黑液的造紙制漿方法

無效

• 申請號: 201110418911.2
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102493243A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 蘇繼新;劉思明;孫越;呂剛林;李群;張志軒
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: D21C3/02
• 分類號: D21C3/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 寧欽亮

技術領域

本發明涉及一種能夠獲得高濃度黑液的造紙制漿方法，屬于生物質能源與造紙制漿交叉技術領域。

背景技術

造紙行業是眾所周知的水資源消耗和水污染大戶，其中問題的關鍵是制漿生產廢水中的黑液難以生物降解。特別是為治理草漿黑液污染而仿效推行的木漿黑液濃縮、焚燒發電、堿回收治理工藝仍不完善，需進一步改進。其中濃縮過程需要大量能耗，耗費了草漿制漿過程的微薄利潤，也使草漿生產過程的成本大大提高，使其逐步喪失其商業競爭力。最終造成中國東部地區大部分草漿生產因環境污染而被淘汰。然而紙張是人們生活中的必需品，與木材原料相比，紙漿生產以一年生或多年生草本植物如麥稈、蘆葦等為原料，具有更高的生態效率和低碳經濟的特征。

同時，有關生物質能源的研究與產業化備受關注。在糧食轉化為乙醇汽油等產業鏈的示范推動下，糧食的巨大消耗引起的食品安全問題日漸突出，而農作物秸稈或其他農林副產物的能源轉化無論是技術，還是產業化運作的效率均較低，無法同燃料乙醇產業化過程相提并論。造紙業是秸稈轉化的成熟產業，在分離獲得纖維素紙漿的同時，產生并廢棄的造紙黑液卻成為現實的環境污染物和潛在、優質、高效的液體生物質燃料。

隨著新技術的快速發展，機械蒸汽再壓縮液體濃縮技術(MVR)的應用使造紙黑液低成本濃縮為液體燃料的過程更具有商業價值，而且濃縮后的黑液因高濃度的有機物含量與水煤漿性質極為相似，采用類似水煤漿氣化技術，濃縮黑液將可直接用于合成氣的制備并因極低含硫量的合成氣組成，簡化下游甲醇、二甲醚、汽油等系列燃料生產過程的脫硫工藝，實現造紙廠廢物與化工能源原料的轉化，形成一個新的產業鏈和經濟增長點。中國專利CN?200910141927.6公開的《由黑液制備合成氣的方法》提到了這種產業鏈的延伸。

造紙與生物質能源產業共生的基礎是制漿過程，造紙制漿工藝已相當成熟，間歇、連續蒸煮工藝過程多樣，現有的工藝關鍵點是以提高紙漿得率為目的，并因此確定了合適的堿濃度、液比、溫度等工藝參數。顯然共生產業之一的合成氣、甲醇等產業鏈被動的依托制漿工藝確定的黑液性質。其中黑液濃度，即黑液中的固含量參數是后續產業的關鍵因素，黑液濃縮能耗成為后續產業的成本障礙。合理確定黑液產生濃度和紙漿得率，平衡產業間生物質分配是產業共生的首要問題。

發明內容

本發明針對現有間歇或連續堿法制漿工藝蒸煮過程固液相停留時間相同、且蒸煮過程中排放的黑液濃度較低等問題，提供一種可方便獲得較高濃度的黑液副產品、有效降低后續黑液濃縮過程中能量消耗、獲得高濃度黑液的造紙制漿方法。

本發明獲得高濃度黑液的造紙制漿方法，是：

堿法制漿過程中，在蒸煮裝置(蒸煮塔或蒸煮器)中使固相原料的進入方向與堿液的進入方向相反，形成液固相逆向流動，并且蒸煮裝置內至少有兩個不同高度的濃堿液分布器，保證蒸煮器內堿液濃度達到制漿工藝要求的30-90g/L，且分布均勻，在蒸煮裝置的外側或內側設置加熱裝置，為濃堿液所在的蒸煮區加熱，保證蒸煮區的溫度達到160℃-170℃；固相原料與堿液混合形成漿料；以黑液濃縮過程中產生的蒸發冷凝水作為濃堿液稀釋用水，蒸發冷凝水與濃堿液混合前，先與蒸煮裝置內的漿料逆向流動，對漿料進行洗滌。因蒸發冷凝水的低滲透壓，保證了漿料中黑液的洗脫效率。漿料再通過新鮮水逆向流動，對漿料進行再洗滌。調節蒸煮裝置內的液比為3-5∶1，有效堿濃度梯度為90g/L-6g/L；料漿洗滌過程形成的黑液、蒸發冷凝水、新鮮水之間的離子強度和滲透壓交替變化，利于提高洗滌效率和黑液回收率；黑液由蒸煮塔的底部排出，進入濃縮系統。

本發明采用逆流連續蒸煮工藝，合理調節蒸煮過程的固液相不同停留時間，保證合理的液比，同時控制黑液中的有效堿含量，保證了后續合成氣制造過程中合成氣含硫量的控制。利用新鮮補充水和黑液濃縮過程產生的高溫冷凝水逆流洗滌漿料，并同時作為蒸煮過程蒸煮液用水，使蒸煮過程的用水減少70-80％，蒸煮裝置出來的黑液固含量濃度提高到現有間歇或連續蒸煮工藝的1.5-2倍以上，黑液固含量能夠達到20％以上。后續黑液濃縮工藝的能耗將降低50％以上，同時降低了漿液洗滌中段水的污染負荷，有利于實現由黑液到生物質清潔能源產業鏈的形成。

附圖說明

圖1是蒸煮塔底部進料的立式逆流蒸煮工藝的示意圖。

圖2是總體逆流單蒸煮器并流工藝的示意圖。

圖3是蒸煮塔頂部進料的立式逆流蒸煮工藝的示意圖。

具體實施方式

實施例1