[发明专利]一种木素提取联合碱回收的黑液处理方法

说明书

技术领域

本发明属于制浆造纸技术领域，涉及造纸污水处理，具体来说涉及一种木素提取联合碱回收的黑液处理方法。

背景技术

制浆黑液是化学制浆过程产生的粘稠液，黑液中含有大量有机质，其中包括的有机质以碱木素为主，还包括己（或戊）糖酸钠、乙酸钠和甲酸钠等成分，对应不同浓度的黑液，其COD（化学需氧量，定义：单位体积废水所含有物质完全被氧化所需的氧元素的质量）总量达到38400-1426000mg^-l，是一种潜在的水体污染源，任意排放将造成严重污染。同时，黑液固形物发热值为1.4-1.6MJ/kg，是一种可再生能源；黑液中含有木素高分子物质，是一种天然的有机高分子原料，可以广泛应用在高分子合成材料。

制浆黑液产量大，每生产1吨风干纸浆伴随产生约1.5-1.7吨黑液固形物，2010年国内新生产纸浆2005万吨，其中约70%为化学浆计算，伴随产生约1650-2100万吨黑液，其发热总量相当于560-700万吨标准煤。因此，充分利用和回收其热能和有用的化学成分，减少黑液对水体的污染，已经成为制浆厂的重要工作内容，是提高制浆厂节能减排和提高经济效益的重要手段。

当前制浆造纸行业普遍采用燃烧法处理黑液。黑液燃烧其工艺流程是：将稀黑液浓缩到固形物含量的60-75%后，再用喷枪将浓黑液喷入碱回收炉炉膛，经过三次吹风，使浓黑液完全燃烧，达到消除有机污染物的目的，同时回收黑液热能，但是，受炉体结构和燃烧工艺的限制，碱回收炉的热能效率较低，只有55-67%。

燃烧法处理黑液的优点：（1）技术可靠成熟。该技术的推广应用已经有100年的历史，90%的制浆厂采用该技术；（2）处理量大。单炉日处理量为100-2000吨，适应年产2-40万吨纸浆的规模；（3）完全消除黑液中的有机质；（4）回收黑液中的热能的55-67%；（5）回收黑液中的无机盐，经过碱化反应，回收蒸煮木片消耗的NaOH和Na₂S，碱回收率可达到92%。

燃烧法处理黑液的不足：（1）稀黑液浓缩量大，每生产1吨纸浆，伴随产生7-9吨稀黑液。一个年产12万吨纸浆的制浆厂，日蒸发量约为2800吨；（2）蒸发能耗大，采用多效蒸发器进行蒸发，蒸发效率为3.6（即蒸发3.6吨水消耗1吨水蒸汽），每生产1吨纸浆，稀黑液蒸发需要2-3吨的低压蒸汽，稀黑液蒸发的能耗总量约占整个制浆厂能耗总量的22%；（3）无法回收利用黑液中的木素；（4）焚烧尾气中含有一定量的有毒有害气体，对环境还有一定的危害。

中国专利申请号为02134515.5，公开了一种造纸污水黑液的综合治理方法，该方法包括如下工艺步骤:（1)将蒸煮后的粗纸浆液通过压榨机进行压榨制黑液；（2)向黑液中加入有机高分子助凝剂聚丙烯酞胺；（3)向黑液中加入浓硫酸进行酸化，使pH值逐渐降到pH值为4.5-5.0之间；（4)黑液中的木质素细粒经聚集、澄清、脱水、分离，回收得到木质素，同时制得淡茶色水溶液；（5)将淡茶色水溶液通过活性炭过滤、脱色，去除有机物，制得稀硫酸钠溶液；（6)向所述稀硫酸钠溶液中加入生石灰进行复分解反应，进一步去除生物需氧量和化学需氧量，制得稀碱液；（7)将制得的稀碱液进行蒸发浓缩一半后的浓缩碱液加入下一次蒸煮工序蒸煮。该方法实现了木素和碱液的回收，但是，需要消耗大量硫酸，还需加入絮凝剂和脱色剂，且处理过程中除去了可产生热量的有机物。

面临能源短缺和全球气候变暖的双重挑战，如何有效地地处理和利用黑液成为人们关注的问题，也成为科学研究的热点。近30年来黑液气化研究蓬勃发展，黑液气化被认为是传统的燃烧法的将来替代者。黑液气化的工艺流程是：将稀黑液浓缩到固形物含量的60-75%后，利用喷枪使适量的氧气和浓黑液混合雾化并喷入气化炉内。氧气和浓黑液在气化炉内，发生干燥、裂解反应、不完全燃烧反应和焦炭气化反应，生成含有以H₂和CO为主要成分的生物质合成气，同时得到以Na₂CO₃为主的碱熔物。生物质合成气经过脱硫净化后，可以进一步合成机动车需要的甲醇和二甲醚等燃料。当前，黑液气化气联合应用技术还处于试验阶段，同时黑液气化也存在稀黑液蒸发量大及无法回收黑液中木素的不足。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种木素提取联合碱回收的黑液处理方法，能减少稀黑液的蒸发量，实现将处理后产生的硫酸、碱液、热量循环利用，还可将木素回收。

本发明的技术方案是这样实现的：

木素提取联合碱回收的黑液处理方法，包括以下步骤：