[实用新型]一种由造纸黑液制备生物质炭的系统

说明书

本实用新型涉及一种由造纸黑液制备生物质炭的系统，包括：用于对造纸黑液进行过滤的预处理单元、半透膜过滤单元、蒸发浓缩单元、热解单元和碱回收单元。本实用新型可以充分处理造纸黑液，使富含木质素的组分得到充分利用，通过热解制成生物质炭，经济效益明显。

技术领域

本实用新型涉及生物质能源再利用，更具体地，涉及一种由造纸黑液制备生物质炭的系统。

背景技术

植物性生物质中，主要含有纤维素、半纤维素、木质素三大组分。纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，半纤维素是由多种单糖单元组成的多糖，木聚糖是半纤维素中含量最多的结构单体，木质素是一种复杂的酚类聚合物。在造纸工艺中，通常使用碱性溶液蒸煮原料的方法得到纸浆，蒸煮的过程中，生物质原料中多数的纤维素、半纤维素组分保留下来形成纸浆，木质素组分以及少量的纤维素、半纤维素则被碱液溶解形成残液而排出，这部分残液呈黑褐色，故称为黑液。

黑液是由水和固形物组成，固形物的组成十分复杂。大体上固形物包括有机组分和无机组分两部分，有机物含量占70％左右，主要是大量的木质素和少量的纤维素、半纤维素的降解物以及有机酸。木质素化学性质稳定，进一步加工成下游的产品较为困难。目前大多将木质素燃烧处理，造成资源的浪费以及环境的污染。无机物含量占30％左右，主要是游离的氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠、二氧化硅等。黑液造成的污染占总污染物发生量的90％左右，因此，急需要对黑液进行处理。传统的碱回收方法先将黑液浓缩到一定浓度，然后送入碱回收炉使其中有机物燃烧，在高温下无机物变为熔融状态，经冷却后形成绿液(主要成分为Na₂CO₃)，加入石灰苛化为无机碱NaOH后，再回收到纸浆生产工艺中。然而此种方法会产生白泥而二次污染，并且有机组分无法得到充分利用，降低了经济效益。针对传统碱回收法的不足，本领域技术人员提出了多种回收木质素的方法。然而为了得到高纯度的木质素，回收的成本太高使其难以利用。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种由造纸黑液制备生物质炭的系统。生物质热解是一种重要的生物质利用技术，热解是在隔绝空气的条件下，将生物质加热到一定温度(一般为300℃-600℃)，从而获得生物质炭和热解气，热解气经冷凝后还可以得到生物质焦油。生物质的热解可认为是三组分热解行为的综合体现，纤维素、半纤维素热解后主要得到热解气和焦油，木质素热解后的主要产物则是生物质炭。因此，使用富含木质素的造纸黑液制备生物质炭，更有利于产炭。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型，还提供一种由造纸黑液制备生物质炭的系统，包括：

用于对造纸黑液进行过滤的预处理单元，预处理单元包括造纸黑液进口、颗粒物出口和第一滤液出口；

半透膜过滤单元，半透膜过滤单元包括第一滤液进口、半透膜置入口、第二滤液出口和浓缩液出口，第一滤液进口与预处理单元的第一滤液出口相连；

蒸发浓缩单元，蒸发浓缩单元包括待蒸发浓缩液进口和蒸发浓缩液出口；蒸发浓缩液进口与半透膜过滤单元的浓缩液出口相连；

热解单元，热解单元包括热解物料进口、热解油气出口和热解炭出口，热解物料进口与蒸发浓缩单元的蒸发浓缩液出口相连。

进一步地，该系统还包含：

碱回收单元，碱回收单元包括第二滤液进口、生石灰进口、第三滤液出口和沉淀出口，第二滤液进口与半透膜过滤单元的第二滤液出口相连。

进一步地，预处理单元为格栅过滤、砂滤、板框过滤、袋式过滤的一种或几种组合。

更进一步地，预处理单元为袋式过滤器过滤。袋式过滤器是一种结构新颖、体积小、操作简便灵活、节能、高效、密闭工作、适用性强的多用途过滤设备，其内部由金属网蓝支撑滤袋，液体由入口流进，经滤袋过滤后从出口流出，杂质拦截在滤袋中，更换滤袋后可继续使用。滤袋中的杂质需要经过处理后排放。