[發(fā)明專利]一種木素提取結(jié)合合成氣生產(chǎn)的黑液處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210379355.7
• 申請(qǐng)日: 2012-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN102943404A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 農(nóng)光再;魯炳辰;李世強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): D21C11/04
• 分類號(hào): D21C11/04;D21C5/00
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 朱萍球

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域，涉及造紙污水處理，具體來說涉及一種木素提取結(jié)合合成氣生產(chǎn)的黑液處理方法。

背景技術(shù)

制漿黑液是化學(xué)制漿過程產(chǎn)生的粘稠液，黑液中含有大量有機(jī)質(zhì)，其中包括的有機(jī)質(zhì)以堿木素為主，還包括己（或戊）糖酸鈉、乙酸鈉和甲酸鈉等成分，對(duì)應(yīng)不同濃度的黑液，其COD（化學(xué)需氧量，定義：?jiǎn)挝惑w積廢水所含有物質(zhì)完全被氧化所需的氧元素的質(zhì)量）總量達(dá)到38400-1426000mgl^-1，是一種潛在的水體污染源，任意排放將造成嚴(yán)重污染。同時(shí)，黑液固形物發(fā)熱值為1.4-1.6MJ/kg，是一種可再生能源；黑液中含有木素高分子物質(zhì)，是一種天然的有機(jī)高分子原料，可以廣泛應(yīng)用在高分子合成材料。

制漿黑液產(chǎn)量大，每生產(chǎn)1噸風(fēng)干紙漿伴隨產(chǎn)生約1.5-1.7噸黑液固形物，2010年國(guó)內(nèi)新生產(chǎn)紙漿2005萬(wàn)噸，其中約70%為化學(xué)漿計(jì)算，伴隨產(chǎn)生約1650-2100萬(wàn)噸黑液，其發(fā)熱總量相當(dāng)于560-700萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。因此，充分利用和回收其熱能和有用的化學(xué)成分，減少黑液對(duì)水體的污染，已經(jīng)成為制漿廠的重要工作內(nèi)容，是提高制漿廠節(jié)能減排和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。

當(dāng)前制漿造紙行業(yè)普遍采用燃燒法處理黑液。黑液燃燒其工藝流程是：將稀黑液濃縮到固形物含量的60-75%后，再用噴槍將濃黑液噴入堿回收爐爐膛，經(jīng)過三次吹風(fēng)，使?jié)夂谝和耆紵_(dá)到消除有機(jī)污染物的目的，同時(shí)回收黑液熱能，但是，受爐體結(jié)構(gòu)和燃燒工藝的限制，堿回收爐的熱能效率較低，只有55-67%。

燃燒法處理黑液的優(yōu)點(diǎn)：（1）技術(shù)可靠成熟。該技術(shù)的推廣應(yīng)用已經(jīng)有100年的歷史，90%的制漿廠采用該技術(shù)；（2）處理量大。單爐日處理量為100-2000噸，適應(yīng)年產(chǎn)2-40萬(wàn)噸紙漿的規(guī)模；（3）完全消除黑液中的有機(jī)質(zhì)；（4）回收黑液中的熱能的55-67%；（5）回收黑液中的無機(jī)鹽，經(jīng)過堿化反應(yīng)，回收蒸煮木片消耗的NaOH和Na₂S，堿回收率可達(dá)到92%。

燃燒法處理黑液的不足：（1）稀黑液濃縮量大，每生產(chǎn)1噸紙漿，伴隨產(chǎn)生7-9噸稀黑液。一個(gè)年產(chǎn)12萬(wàn)噸紙漿的制漿廠，日蒸發(fā)量約為2800噸；（2）蒸發(fā)能耗大，采用多效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)效率為3.6（即蒸發(fā)3.6噸水消耗1噸水蒸汽），每生產(chǎn)1噸紙漿，稀黑液蒸發(fā)需要2-3噸的低壓蒸汽，稀黑液蒸發(fā)的能耗總量約占整個(gè)制漿廠能耗總量的22%；（3）無法回收利用黑液中的木素；（4）焚燒尾氣中含有一定量的有毒有害氣體，對(duì)環(huán)境還有一定的危害。

中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010168347，公開了一種制漿黑液氣化與直接苛化堿回收方法，該方法包括如下工藝步驟：與直接苛化劑混合的黑液被熱解成為半焦，直接苛化劑采用二氧化鈦或二鈦酸鈉；所述半焦再通過氣化爐以水蒸氣為氣化劑完成有機(jī)碳?xì)饣⑻妓猁}脫一氧化碳、芒硝還原等反應(yīng)，生成含有少量硫化氫的富氫粗合成氣，黑液無機(jī)物以固體狀態(tài)即五鈦酸鈉被回收；粗合成氣經(jīng)過硫化氫吸收等過程后成為精制合成氣，五鈦酸鈉水解后生成氫氧化鈉，不能繼續(xù)水解的二鈦酸鈉則循環(huán)利用。該方法具有制漿化學(xué)品以固態(tài)回收和可制得精致合成氣優(yōu)點(diǎn)，并避免了碳酸鹽熔融物的高溫腐蝕，但是需要加入苛化劑，消耗的熱能也很高。

面臨能源短缺和全球氣候變暖的雙重挑戰(zhàn)，如何有效地地處理和利用黑液成為人們關(guān)注的問題，也成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。為此，近30年來黑液氣化研究蓬勃發(fā)展，黑液氣化被認(rèn)為是傳統(tǒng)的燃燒法的將來替代者。黑液氣化的工藝流程是：將稀黑液濃縮到固形物含量的60-75%后，利用噴槍使適量的氧氣和濃黑液混合霧化并噴入氣化爐內(nèi)。氧氣和濃黑液在氣化爐內(nèi)，發(fā)生干燥、裂解反應(yīng)、不完全燃燒反應(yīng)和焦炭氣化反應(yīng)，生成含有以H₂和CO為主要成分的生物質(zhì)合成氣，同時(shí)得到以Na₂CO₃為主的堿熔物。生物質(zhì)合成氣經(jīng)過脫硫凈化后，可以進(jìn)一步合成機(jī)動(dòng)車需要的甲醇和二甲醚等燃料。黑液氣化也存在稀黑液蒸發(fā)量大及無法回收黑液中木素的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種木素提取結(jié)合合成氣生產(chǎn)的黑液處理方法，能減少稀黑液的蒸發(fā)量，實(shí)現(xiàn)將處理后產(chǎn)生的硫酸、堿液循環(huán)利用，還可回收木素、合成氣。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

木素提取結(jié)合合成氣生產(chǎn)的黑液處理方法，包括以下步驟：