[发明专利]一种木素提取结合合成气生产的黑液处理方法

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结合合成气生产的黑液处理方法。

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38400-1426000mgl^-1，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201010168347，公开了一种制浆黑液气化与直接苛化碱回收方法，该方法包括如下工艺步骤：与直接苛化剂混合的黑液被热解成为半焦，直接苛化剂采用二氧化钛或二钛酸钠；所述半焦再通过气化炉以水蒸气为气化剂完成有机碳气化、碳酸盐脱一氧化碳、芒硝还原等反应，生成含有少量硫化氢的富氢粗合成气，黑液无机物以固体状态即五钛酸钠被回收；粗合成气经过硫化氢吸收等过程后成为精制合成气，五钛酸钠水解后生成氢氧化钠，不能继续水解的二钛酸钠则循环利用。该方法具有制浆化学品以固态回收和可制得精致合成气优点，并避免了碳酸盐熔融物的高温腐蚀，但是需要加入苛化剂，消耗的热能也很高。

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。为此，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。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，提供一种木素提取结合合成气生产的黑液处理方法，能减少稀黑液的蒸发量，实现将处理后产生的硫酸、碱液循环利用，还可回收木素、合成气。

本发明的技术方案是这样实现的：

木素提取结合合成气生产的黑液处理方法，包括以下步骤：