[發明專利]草漿黑液循環流化床直接堿回收方法

有效

• 申請號: 201610328500.7
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN105970712B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 別如山;紀曉瑜;陳佩;顧文波;房文軒
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: D21C11/10
• 分類號: D21C11/10;D21C11/14
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

技術領域

本發明涉及草漿造紙黑液處理技術領域，特別是一種草漿黑液循環流化床直接堿回收方法。

背景技術

草漿黑液是造紙方法中制漿段產生的廢液，為深黑色，呈粘稠狀，有惡臭且極難處理，主要成分是木質素和碳水化合物的降解物且其中含有較多的殘余燒堿，其COD排放量占整個造紙過程污染物排放總量的90%。目前，堿回收技術是處理造紙黑液最為經濟有效的方法，該方法可以將黑液噴入傳統黑液爐中燃燒，同時回收堿，但傳統的堿回收爐無法處理含硅量高且熱值較低的草漿黑液。

流化床具有燃料適應廣、負荷調節性好、固體不完全損失小、熱效率高和爐內溫度分布均勻以及NOx和SO₂排放低等優點。現有的技術表明, 當固形物濃度為38%~42%時，草漿黑液能夠在較低溫度（660~730℃）、且不添加輔助燃料的情況下燃燒回收堿，大幅降低運行成本。由此可見，流化床堿回收技術是符合我國國情的草漿黑液堿回收技術。但由于草漿黑液中硅元素含量較高，在流化床燃燒過程中當溫度超過730℃時會與鈉鹽反應，生成低熔點的硅酸鈉，在高溫下熔融并造成床料的燒結，從而嚴重影響流化床的正常運行。

草漿黑液循環流化床直接堿回收方法，是指采用合適的床料將草漿黑液送入循環流化床中燃燒, 燃燒產物經水浸泡后生成NaOH （NaOH送入蒸煮段）和床料，床料經干燥后直接送入爐內循環使用。目前國際上報道的主要采用Fe₂O₃和TiO₂兩種床料，用于木漿黑液流化床直接堿回收，但是Fe₂O₃用于草漿黑液效果不佳，主要是存在硅干擾，使得堿回收不徹底，已在工程應用中被淘汰，而TiO₂過于昂貴，經濟性太差，所以也沒有獲得推廣應用。

現有的草漿黑液燃燒堿回收專利，譬如授權公告號為CN101210396 A、授權公告日為2009年11月18日、名稱為《造紙黑液流化床堿回收裝置及方法》的發明專利，授權公告號為CN102864674 B、授權公告日為2014年08月27日、名稱為《草漿造紙黑液循環流化床氣化、燃燒堿回收處理方法》的發明專利，都是以沸石為床料，只是解決黑液燃燒過程中床料燒結問題，不能實現直接堿回收。因為燃燒產物為沸石和碳酸鈉，不能通過水浸泡后生成NaOH，需要向浸泡液（綠液）中加入氧化鈣，通過苛化反應回收氫氧化鈉。而授權公告號為CN103396839 B、授權公告日為2015年04月08日、名稱為《一種稻麥草燒堿法制槳黑液固形物的氣化堿回收方法及裝置》的發明專利，是采用下吸式固定床氣化原理，也不能實現直接堿回收，并且存在黑液固形物處理量小, 氣化產物在850℃下容易熔融等問題，仍需要將氣化產物浸入水中制備綠液，并向綠液中加入氧化鈣通過苛化反應回收氫氧化鈉，同時生成的碳酸鈣則需要送入回轉窯內煅燒來制備氧化鈣，消耗大量的天然氣或其他能源，因此，其經濟性被大幅降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種草漿黑液循環流化床直接堿回收方法，同時解決現有的流化床堿回收技術存在高溫下床料燒結，以及不能實現直接堿回收的問題。

本發明提出的以碳酸鈣作為床料的流化床直接堿回收方法。

實現上述目的，本發明的技術方案是：

本發明的草漿黑液循環流化床直接堿回收方法，所述的方法步驟如下：

步驟一：首先將固形物濃度為8~10%的草漿稀黑液經多效蒸發器蒸發濃縮至固形物濃度為25~35%的草漿濃黑液，然后經圓盤蒸發器與煙氣直接接觸，進行二次蒸發濃縮至固形物濃度為42~50%的草漿濃黑液；

步驟二：將步驟一得到的草漿濃黑液噴入循環流化床內燃燒，同時將占所述的固形物總重量5~10%的碳酸鈣顆粒作為床料送入循環流化床中，燃燒溫度控制在850~900℃，以保證碳酸鈣分解為氧化鈣；草漿黑液燃燒產生的無機鈉鹽和CaO一同進入苛化溶解池內，無機鈉鹽中主要成分為碳酸鈉，氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣與碳酸鈉進一步反應得到苛化產物氫氧化鈉和碳酸鈣；

步驟三：通過過濾系統將步驟二得到的苛化產物氫氧化鈉和碳酸鈣分離，所述的氫氧化鈉溶液用于造紙堿法煮漿段，不溶于水的碳酸鈣通過多級干燥器干燥后重新送入循環流化床內作為床料循環使用。

本發明解決床料燒結的原理是：碳酸鈣在高溫下會煅燒分解為氧化鈣，氧化鈣與低熔點的硅酸鈉發生如下反應：

CaCO₃ = CaO + CO₂（1）