[发明专利]碱熔物中硫化钠的氧化转化方法及装置

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，具体来说涉及制浆黑液燃烧产生的碱熔物中硫化钠的氧化转化方法及装置。

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%。

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。

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，发明人发明了《一种木素提取联合碱回收的黑液处理方法》，并与本发明同时申请发明专利。该方法包括以下步骤：木素提取、酸性滤液循环利用、稀黑液蒸发浓缩、回收热能、碱熔物氧化、硫酸制备、碱熔物焙烧残渣的溶解和绿液碱化，蒸煮产生的稀黑液分成两部分，将重量百分比为30-50%的稀黑液进行木素提取，木素提取分离产生的酸性滤液，部分用于稀黑液的酸化，另一部分经过碱化后，用作蒸煮液；重量百分比为50-70%的稀黑液被输送到蒸发器进行浓缩，然后喷入碱回收炉内燃烧，回收碱物质、热能。该方法能够从黑液中回收30%-50%的木素，回收80%-90%的碱物质，减少30%-50%的稀黑液蒸发量，并在系统内生产硫酸及循环利用，基于制浆厂现有设备及技术，工艺改造的投入小。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题及发明专利《一种木素提取联合碱回收的黑液处理方法》，提供一种制浆黑液燃烧产生的碱熔物中硫化钠的氧化转化方法及装置，该方法及装置实现了高温流体的自动分散，提高发生氧化反应效率，同时保证碱熔物以流体形式存在，便于流动和排出炉体。

本发明所述的碱熔物，为碱法制浆蒸煮工序产生的稀黑液，经多效蒸发器浓缩，得到浓度为60-75%的强浓黑液，用喷枪将强浓黑液喷入碱回收炉内燃烧，得到主要成分为硫化钠和碳酸钠的碱熔物及热尾气。

本发明的技术方案是这样实现的：

碱熔物中硫化钠的氧化转化方法，包括以下步骤：

1.炉体预热：开启热气流量控制阀门，引入来自碱回收炉的炉膛的热尾气，通过绝热保温管给炉腔预热；

2.导入碱熔物：碱熔物由碱熔物入口进入炉腔；

3.引入空气：开启空气流量控制阀门，空气由空气入口进入，并在绝热保温管内与热气混合，得到350-600℃的混合热气；

4.热气流量的控制：调节热气流量控制阀门，控制热尾气进入氧化炉；

5.硫化钠氧化：碱熔物在炉腔内横向分布，形成薄层流体，薄层流体中的硫化钠与混合热气中氧气接触，生成二氧化硫和碳酸钠；

主要化学反应为：